Проектирования технологии строительных процессов, организации и механизации производства земляных работ

Оглавление

Введение

1.   Определение объемов грунтовых тел

1.1   Определение предварительной средней планировочной отметки

.2     Определение объемов котлованов и траншей

.3     Установление окончательных проектных отметок

.4     Определение положения линии нулевых работ

.5     Расчет объемов грунтовых тел по вертикальной планировке

.6     Баланс земляных масс

2.   Составление картограммы распределения земляных масс

2.1   Основные положения

.2     Выделение карты, отсыпаемой грунтом из котлована

.3     Разработка плана перемещения грунта землеройно-транспортными машинами

.4     Выделение карт для работы землеройно-транспортных и комплектующих машин

3.   Общие положения проектирования производства земляных работ

.     Проектирование технологии производства работ по вертикальной планировке площадки

.1 Выбор машин и определение их числа

4.2   Технико-экономическое обоснование варианта технологии

.3     Разработка графика выполнения процессов

5.   Проектирование ведущих и совмещаемых процессов при разработке котлованов

5.1   Проходки экскаваторов при разработке котлованов и определение их параметров

.2     Выбор модели экскаватора «обратная лопата»

.3     Расчет числа автосамосвалов

.4     Технология совмещаемых процессов, связанных с устройством котлованов

.5     Особенности технологии при разработке котлована ниже уровня грунтовых вод

6.   Описание принятой технологии работ

.     Мероприятия по технике безопасности

Заключение

Список литературы

Введение

При строительстве любого здания или сооружения, а также планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грунта. Переработка включает следующие основные процессы: разработку грунта, его перемещение, укладку и уплотнение.

Непосредственному этому процессу в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта (зачистка территории от насаждений), а вспомогательные - до или в процессе возведения сооружений.

К подготовительным работам относятся: подготовка территории (валка деревьев, срезка кустарников и др.), обеспечение водоотвода и осушение территорий, геодезическая разбивка, прокладка дорог.

К вспомогательным работам относятся: устройство временных креплений котлованов и траншей, водоотлив, понижение уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов.

Основными процессами в комплексе земляных работ являются отрывка котлована и траншей, планировка площадок, отсыпка насыпей с уплотнением грунтов, транспортирование грунта в отвал, подчистка и планировка дна котлована, отделка откосов.

Земляные работы характеризуются значительной стоимостью и особенно трудоемкостью. Так, например, в промышленном строительстве они составляют около 15% стоимости и 18…20% трудоемкости общего объема работ. На земляных работах занято около 10% общей численности рабочих строительства.

Цель выполнения курсового проекта освоение навыков проектирования технологии строительных процессов, организации и механизации производства земляных.

Главной задачей КП является разработка технологической карты на основные процессы по вертикальной планировке площадки для строительства.

В курсовой работе необходимо выполнить планировку строительной площадки, рассчитать объемы земляных работ при отрывке котлованов и выбрать необходимые землеройные машины, рассчитать технико-экономические показатели производства работ.

1.     

1.   Определение объемов грунтовых тел

1.1 Определение предварительной средней планировочной отметки

Окончательная СПО определяется по формуле:

H₁= H_ср+∆H+∆Н_ор,                                   (1.1)

где H_ср - предварительная СПО площадки, м;

∆H - поправка на объем грунта, укладываемого в планировочную насыпь при разработке котлованов, м;

∆Н_ор - поправка к планировочной отметке за счет остаточного разрыхления грунта, м.

 

где Н₁, Н₂, Н₄ - черные отметки в вершинах углов элементарных площадок, принадлежащих, соответственно, одному, двум, четырем квадратам, м (Σ - знак суммирования отметок);

n - число элементарных площадок.

По заданию предварительная СПО равна 89,708м.

Поправку ∆H определяют по формуле:

 

где V_ф - объем подземной части здания (сооружения) м³;

F_пл и F_ф - площади соответственно площадки и подземной части здания на уровне Н_ср, м². V_ф следует определять по формуле:

V_ф = а_ф·в_ф·H_к, (1.4)

где а_ф и в_ф - ширина и длина котлована, м. По заданию а_ф =30м, в_ф =60м.

Н_к - глубина котлована в его центре, м. по заданию Н_к=4,5м.

V_ф = 30·60·4,5=8100м³

 

Поправку ∆Н_ор следует рассчитать после расчета рабочих отметок.

1.2 Определение объемов котлованов и траншей

Объем прямоугольного котлована в плане с откосами можно рассчитать по формуле:

 

где А и Б - ширина и длина котлована по низу, м;

А_в и Б_в - ширина и длина котлована по верху, м.

А= а_ф+2

Б= в_ф+2

А_в=А+2В

Б_в=Б+2В

Величину заложения откоса В находим из отношения 1:m₀=Н_к:В, где m₀ - допустимый коэффициент откоса (1:m₀=1:0,75 - для суглинков):

В = Н_к·m₀ , (1.6)

В = 4,5·0,75=3,37

А= а_ф+2=30+3=32м

Б= в_ф+2=60+2=62м

А_в=А+2В=32+2·3,37=38,74м

Б_в=Б+2В=62+2·3,37=68,74м

 

 

1.3 Установление окончательных проектных отметок

Скорректированная на величину ∆H предварительная СПО принимается в центре площади площадки, через который должна проходить горизонтальная ось наклона плоскости планировки. Положение оси наклона должно быть близким к направлению горизонталей. Направление уклоны площадка принимаем по заданию с северо-востока на юго-запад.

Предварительные проектные отметки в углах разбивочной сетки определяют по формуле:

, (1.7)

где (Н_ср+ΔН) - скорректированная предварительная СПО - уровень оси наклона плоскости планировки, м;

i - заданный уклон плоскости планировки. По заданию i=0,002;

L_j - кратчайшее расстояние от оси наклона до вершины угла в точке j, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочая отметка рассчитывается по формуле:

, (1.8)

где Н_{ч j} - черная отметка в точке j, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По вычисленным рабочим отметкам определяют величину корректировки предварительных проектных отметок за счет остаточного разрыхления

 

где К_ор - коэффициент остаточного разрыхления грунта (1,06 - для суглинков);

∑|h₁|, ∑|h₂|, ∑|h₄| - суммы рабочих отметок, принадлежащих соответственно одному, двум, четырем квадратам.

 

Величину ∆H_ор прибавляем ко всем предварительным отметкам, после чего выполняем корректировку рабочих отметок.

Окончательные проектные и рабочие отметки надписываем над предварительными, которые зачеркиваются.

1.4 Определение положения линии нулевых работ

Линия нулевых работ разграничивает участки выемки и насыпи на площадке. Строится она по «нулевым точкам», располагаемым на отрезках прямых между точками с рабочими отметками разных знаков методами линейной интерполяции графически или аналитически.

Таблица 1.1 - Определение положений «нулевых точек»

Отрезок прямой		Рабочие отметки, м			Расстояние «нулевой точки» от точки с рабочей отметкой, м
между точками	длиной а, м	меньшая, |hм|	большая, |hб|	сумма, ∑|h|	меньшей, x =|hм|а/∑|h|	Большей, a-x
V-X	100	0,23	0,30	0,53	43,40	56,60
IX-X	100	0,07	0,23	0,30	23,33	76,67
IX-XIV	100	0,07	0,29	0,36	19,44	80,56
XIII-XIV	100	0,02	0,29	0,31	6,45	93,55
XIII-XVIII	100	0,02	0,37	0,39	5,13	94,87
XVII-XVIII	100	0,10	0,37	0,47	21,28	78,72
XVII-XXII	100	0,10	0,46	0,56	17,86	82,14
XVI-XXI	100	0,29	0,34	0,63	46,03	53,97

1.5 Расчет объемов грунтовых тел по вертикальной планировке

Грунтовые тела, ограниченные нитями разбивочной сетки в плане и имеющие высоты «h», называют призмами. Призмы, имеющие во всех углах рабочие отметки одного знака, называют однородными, а пересекаемые ЛНР - переходными. грунтовой котлован автосамосвал планировка

Формулы объемов однородных призм при их формах в плане:

квадратных - V = (a²/4)(h₁ + h₂ + h₃ + h₄); (1.10)

прямоугольных - V = (ab/4) (h₁ + h₂ + h₃ + h₄); (1.11)

треугольных - V = (ab/6) (h₁ + h₂ + h₃) , (1.12)

где a и b - ширина и длина элементарных площадок в плане (в треугольных призмах - размеры катетов), м;

h₁, … , h₄ - рабочие отметки в углах призм, м.

Объемы переходных призм определяем как сумму объемов треугольных в плане пирамид, составляющих их. Объемы пирамид определяют, умножая их площадь в плане (П) на среднюю рабочую отметку.

Схема деления площадки на призмы и пирамиды приведена на рисунке 1. Вычисления объемов однородной и переходной призм отображены приведены в таблицах 1.2 и 1.3.

 

Рисунок 1. Схема деления площадки на призмы и пирамиды

Таблица 1.2 - Расчет объемов грунта в однородных призмах

Номера призм	Рабочие отметки, м					а2/4	Объемы, (а2/4) Σh, м3
	в углах призм				в сумме, Σh
	h1	h2	h3	h4			выемки	насыпи
1	1,70	1,32	0,82	1,12	4,96	2500	-	12400
2	1,32	1,05	0,48	0,82	3,67	2500	-	9175
3	1,05	0,65	0,07	0,48	2,25	2500	-	5625
5	1,12	0,82	0,43	0,74	3,11	2500	-	7775
6	0,82	0,48	0,02	0,43	1,75	2500	-	4375
9	0,74	0,43	0,10	0,34	1,61	2500	-	4025
12	-0,29	-0,68	-1,22	-0,69	-2,88	2500	7200	-
15	-0,37	-0,69	-1,05	-0,76	-2,87	2500	7175	-
16	-0,69	-1,22	-1,68	-1,05	-4,64	2500	11600	-

Таблица 1.3 - Расчет объемов грунта в переходных призмах

Шиф-ры час- тей призм (пира- мид)	Пирамиды с известными размерами в плане				Площади прочих пирамид, м2, Пп= =Побщ- -ΣПи	Рабочие отметки по модулю, м			Объемы, м3
									пирамид, или	от- дельно по вы- емке и насыпи призмы
	Размеры, м		Площади, м2			в углах пирамид		в сумме, Σh
	а1	b1		общие, ΣПи		h1	h2
	76,67 43,40  23,33	56,60 100  100	2169,77 2178  1166,50	5514,27	4485,73	0,23 0,30 0,65 0,07	- 0,65 - 0,65	0,23 0,95 0,65 0,72	166,35 689,70 971,91 279,96	166,35  1941,57
	93,55 19,44  6,45	80,56 100  100	3768,19 972  322,50	5062,69	4937,31	0,29 0,07 0,48 0,48	- 0,48 - 0,02	364,26 178,20 789,97 53,75	364,26  1021,92
	23,33 76,67  80,56	19,44 100  100	226,77 3833,50  4028	8088,27	1911,73	0,07 0,23 0,68 0,68	- 0,68 - 0,29	0,07 0,91 0,68 0,97	5,29 1162,83 433,33 1302,39	5,29  2898,55
	78,72 5,13  21,28	94,87 100  100	3734,08 256,50  1064	5054,58	4945,42	0,37 0,02 0,43 0,43	- 0,43 - 0,10	0,37 0,45 0,43 0,53	460,54 38,47 708,84 187,97	460,54  935,28
	6,45 93,55  94,87	5,13 100  100	16,54 4677,50  4743,50	9437,54	562,46	0,02 0,29 0,69 0,69	- 0,69 - 0,37	0,02 0,98 0,69 1,06	0,11 1527,98 129,37 1676,04	0,11  3333,39
	17,86 53,97 82,14 46,03	100 100 100 100	893 2698,50 4107 2301,50			0,34 0,34 0,46 0,46	0,10 - - 0,29	0,44 0,34 0,46 0,75	130,97 305,83 629,74 575,37	436,80  1205,11
	21,28 78,72  82,14	17,86 100  100	190,03 3936  4107	8233,03	1766,97	0,10 0,37 0,76 0,76	- 0,76 - 0,46	0,10 1,13 0,76 1,22	6,33 1482,56 447,63 1670,18	6,33  3600,37

К объемам грунта в призмах необходимо прибавить объемы грунта в откосах, примыкающих к ним по периметру площадки.

Таблица 1.4 - Объемы грунта в откосах по периметру площадки

Номера		Рабочие отметки, м		Кру-тиз- на, 1:m0	Дли-на, м, l0	Объемы грунта, м3
						определяемые по формулам			общие
призм	откосов								насыпи	выемки
		h1	h2
1	1 2 22	1,70 1,70 1,70	- 1,32 1,12	1:0,75 1:0,75 1:0,75	- 100 100		0,87 0,78	0,72	2,37
2	3	1,32	1,05	1:0,75	100		0,53		0,53
3	4	1,05	0,65	1:0,75	100		0,29		0,29
4	5 6 7	0,65 0,30 0,30	0,30 - -	1:0,75 1:0,75 1:0,75	100 - 43,40	0,49	0,10	0,00	0,59
	8	0,23	-	1:0,75	56,60	0,37				0,37
8	9	0,23	0,68	1:0,75	100		0,10			0,10
12	10	0,68	1,22	1:0,75	100		0,37			0,37
16	11 12 13	1,22 1,68 1,68	1,68 - 1,05	1:0,75 1:0,75 1:0,75	100 - 100		0,81  0,74	0,70		2,25
15	14	1,05	0,76	1:0,75	100		0,32			0,32
14	15	0,76	0,46	1:0,75	100		0,15			0,15
13	16 17 18	0,46 0,29 0,29	0,29 - -	1:0,75 1:0,75 1:0,75	100 - 46,03	0,48	0,06	0,00		0,54
	19	0,34	-	1:0,75	53,97	0,78			0,78
9	20	0,34	0,74	1:0,75	100		0,12		0,12
5	21	0,74	1,12	1:0,75	100		0,34		0,34

1.6 Баланс земляных масс

Расчеты объемов планировочных работ оформляют в виде таблицы:

Таблица 1.5 - Сводная таблица объемов грунта по вертикальной планировке

Номера призм	Рабочие отметки, м				Геометрические объемы, м3						Объемы, м3 с учетом Кор=1,06
	h1	h2	h3	h4	призм		в откосах		общие
					выемки	насыпи	выемки	на-сыпи	выемки	насыпи	общие насыпи	скорректированные
												выемки	насыпи
1	1,70	1,32	0,82	1,12	-	12400	-	2,37	-	12402,37	11700,35	-	11772,25
2	1,32	1,05	0,48	0,82	-	9175	-	0,53	-	9175,53	8656,16	-	8728,06
3	1,05	0,65	0,07	0,48	-	5625	-	0,29	-	5625,29	5306,88	-	5378,78
4	0,65	0,30	-0,23	0,07	166,35	1941,57	0,37	0,59	166,82	1942,16	1832,23	149,41	1888,54
5	1,12	0,82	0,43	0,74	-	7775	-	0,34	-	7775,34	7335,23	-	7407,13
6	0,82	0,48	0,02	0,43	-	4375	-	-	-	4375	4127,36	-	4199,26
7	0,48	0,07	-0,29	0,02	364,26	1021,92	-	-	364,26	1021,92	964,08	334,05	1008,93
8	0,07	-0,23	-0,68	-0,29	2898,55	5,29	0,10	-	2898,65	5,29	4,99	2820,27	6,64
9	0,74	0,43	0,10	0,34	-	4025	-	0,12	-	4025,12	3797,28	-	3869,18
10	0,43	0,02	-0,37	0,10	460,54	935,28	-	-	460,54	935,28	882,34	927,43
11	0,02	-0,29	-0,69	-0,37	3333,39	0,11	-	-	3333,39	0,11	0,10	3253,31	0,23
12	-0,29	-0,68	-1,22	-0,69	7200	-	0,37	-	7200,37	-	-	7120,17	-
13	0,34	0,10	-0,46	-0,29	1205,11	436,80	0,54	0,78	1205,65	437,58	412,81	1154,27	438,67
14	0,10	-0,37	-0,76	-0,46	3600,37	6,33	0,15	-	3600,52	6,33	5,97	3521,84	7,38
15	-0,37	-0,69	-1,05	-0,76	7175	-	0,32	-	7175,32	-	-	7095,12	-
16	-0,69	-1,22	-1,68	-1,05	11600	-	2,25	-	11602,25	-	-	11522,05	-
Итого									38007,77	47727,32	45025,78	37401,07	45632,48

Таблица 1.6 - Ведомость баланса земляных масс

Характер земляных работ	Объемы грунта, м3
	геометрические		с учетом Кор=1,06
	выемки	насыпи	выемки	насыпи
1. Вертикальная планировка:  - до корректировки объемов  - после корректировки объемов	38007,77	47727,32	38007,77 37401,07	45025,78 45632,48
2. Разработка котлованов (траншей)	10421,65		10421,65
3. Засыпка пазух		2321,65		2190,24
Итого, до корректировки			48429,42	47216,02
Избыток грунта (дисбаланс)			1213,40
Корректировка объемов			-606,70	+606,70
Баланс после корректировки			47822,72	47822,72

Нулевой баланс считается обеспеченным, если необходимая величина корректировки проектных отметок из-за дисбаланса ∆h<0,01м, что согласуется с точностью в отметках, допустимых при приемке земляных работ по СНиП 3.02.01-87. Величину корректировки нужно определить по формуле:

 

где ∑V_в и ∑V_н - суммарные объемы выемки и насыпи с учетом К_ор, м³;

F_пл и F_ф - площади, соответственно, площадки и подземных сооружений (фундаментов), м².

 

Следовательно, пересчета проектных отметок и рабочих отметок не требуется.

2.   Составление картограммы распределения земляных масс

2.1 Основные положения

Для организации работ поточным методом, составляем картограмму распределения земляных масс, предусматривающую разделение площадки на четыре пары карт, включающих примерно одинаковые объемы выемок и тяготеющих к ним насыпей с эквивалентными объемами грунта. Одна пара - котлован и карта насыпи, отсыпаемая грунтом при его разработке. Другие три пары - планировочные выемки и насыпи для перемещения грунта по ним и выполнения совмещаемых процессов.

2.2 Выделение карты, отсыпаемой грунтом из котлована

Эту карту выделяем на границе площадки, чтобы не препятствовать перемещению грунта из планировочных выемок в планировочные насыпи. Объем грунта, направляемого на эту карту, равен разнице объемов котлована и засыпки пазух:

,65-2190,24 = 8231,41м³

Котлован на планировочных выемках располагаем в призме №16, а перемещение разработанного в нем грунта выделяем ее в призме №1.

Карта с объемом 8231,41м³ займет лишь часть призмы № 1. Длину карты принимаем а=100 м между углами I и II. Ориентировочно ширину принимаем по доле ее объема в призме №1 по формуле:

 

где V_К-Н - объем грунта, перемещаемого из котлована, м³;

V₄ - объем грунта в призме №1, м³

 

 

Принимаем Ш_ор = 70м.        

Определяем промежуточные рабочие отметки в углах I' и II' и устанавливаем их: +1,29 (I') и +0,97 (II'). Уточненную ширину определяем по формуле:

 

где ∑h - сумма рабочих отметок в углах карты, м.

 

Принимаем Ш = 66м.

2.3 Разработка плана перемещения грунта землеройно-транспортными машинами

Разработка плана работ по вертикальной планировке предусматривает установление трасс перемещения грунта из призм выемки в призмы насыпи. Длины трасс следует определять между центрами тяжести тел (ЦТТ) призм.

ЦТТ однородной призмы находится на пересечении прямых, проведенных между центрами тяжести (ЦТ) противоположных боковых граней.

В переходной призме ЦТТ должны быть установлены по выемке и насыпи раздельно. Для этого призма разделяется на пирамиды, в которых определяют положения ЦТТ, а затем и общие для групп пирамид.

Координаты ЦТТ призм вычисляем по формулам:

 

 

где  - объемы грунта выемки (насыпи) в соответствующих пирамидах α-ой призмы, м³;

 - координаты ЦТТ соответствующих пирамид α-ой призмы, м;

- объем грунта в α-ой выемке (насыпи), м³.

Результаты вычислений отражаем в таблице:

Таблица 2.1 - Определение координат ЦТТ переходных призм

Пирамиды				«Статические» моменты, м3 м		Координаты ЦТТ призм, м
шифры	объемы, м3	координаты ЦТТ, м
	166,35	80,83	14,15			80,83	14,15
	689,70 971,91 279,96	57,93 30,83 5,83	89,15 64,15 47,56	39954,32 29963,99 1632,17	61486,75 62348,03 13314,90
	1941,57			71550,48	137149,68	36,85	70,64
	364,26	76,61	20,14			76,61	20,14
	178,20 789,97 53,75	53,28 26,61 1,61	95,14 70,14 49,00	9494,50 21021,10 86,54	16953,95 55408,50 2633,75
	1021,92			30602,14	74996,20	29,95	73,39
	5,29	5,83	95,14			5,83	95,14
	1162,83 433,33 1302,39	80,83 55,83 42,45	56,35 45,14 20,14	93991,55 24192,81 55286,46	65525,47 19560,52 26230,13
	2898,55			173470,82	111316,12	59,85	38,40
	460,54	80,32	23,72			80,32	23,72
	38,47 708,84 187,97	51,14 30,32 5,32	98,72 73,72 46,05	1967,36 21492,03 1000,00	3797,76 52255,68 8656,02
	935,28			24459,39	64709,46	26,15	69,19
	0,11	1,61	98,72			1,61	98,72
	1527,98 129,37 1676,04	76,61 51,61 41,32	57,48 48,72 23,72	117058,55 6676,79 69253,97	87828,29 6302,91 39755,67
	3333,39			192989,31	133886,87	57,90	40,17
	130,97 305,83	55,58 25,00	95,54 82,04	7279,31 7645,75	12512,87 25090,29
	436,80			14925,06	37603,16	34,17	86,09
	629,74 575,37	75,00 40,42	32,04 11,51	47230,50 23256,46	20176,87 6622,51
	1205,11			70486,96	26799,38	58,49	22,24
	6,33	5,32	95,54			5,32	95,54
	1482,56 447,63 1670,18	80,32 55,32 40,58	58,08 45,54 20,53	119079,22 24762,89 67775,90	86107,08 20385,07 34288,80
	3600,37			211618,01	140780,95	58,78	39,10

Между ЦТТ призм определяются длины всевозможных трасс и устанавливается оптимальный план трасс. Средневзвешенную дальность перемещения грунта определяют по формуле:

 

где l₁, l₂, …, l_q - длины планируемых трасс, м³;

V₁, V₂, …, V_q - объемы перемещаемого грунта по соответствующим трассам, м³;

V - объем планировочной выемки на площадке, м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Выделение карт для работы землеройно-транспортных и комплектующих машин

Главной целью деления на карты является обеспечение непрерывности процессов: подготовки к разработке грунта, разработки и перемещения грунта, разравнивания грунта, уплотнения грунта в насыпи.

Границы карт должны проходить с соблюдением следующих условий:

1.      объем грунта на определенной карте выемки должен быть равен объему грунта на противолежащей карте насыпи, в которой этот грунт отсыпается;

2.      транспортные трассы, идущие с определенной карты выемки, должны заканчиваться на противолежащей карте насыпи.

В соответствии со средневзвешенной дальностью перемещения грунта, основную грунтовую массу планируется перемещать скреперами. В полосе вдоль ЛНР с рабочими отметками до 0,2 м и средневзвешенной дальностью перемещения около 80м перемещения грунта осуществляется бульдозерами.

Разработка котлована под фундамент выполняется экскаватором, перевозка грунта осуществляется автосамосвалами на карту, отводимую в призме №1.

План перемещения грунта отражен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - План перемещения грунта по площадке

Шифры карт	Объемы перемещения по трассам, м3			Способ перемещения
	из выемки	в насыпь	всего
Iв, Iн	15,23	15,23	15,23	Скреперы прицепные
IIв, IIн	1082,17+842,33	1082,17+842,33	1924,50	Скреперы прицепные
IIIв, IIIн	44,86	44,86	44,86	Скреперы прицепные
IVв, IVн	103,58	103,58	103,58	Скреперы прицепные
Vв, Vн	2469,74+149,38	2619,12	Скреперы прицепные
VIв, VIн	1318,40+278,97+ +1190,17+4332,63	1318,40+278,97+ +1190,17+4332,63	7120,17	Скреперы
VIIв, VIIн	443,32+3540,84+ +7537,89	443,32+3540,84+ +7537,89	11522,05	Скреперы
VIIIв, VIIIн	6963,81+131,31	6963,81+131,31	7095,12	Скреперы
IXв, IXн	2988,92	2988,92	2988,92	Скреперы
Xв, Xн	66,90+492,55	66,90+492,55	559,45	Скреперы
XIв, XIн	134,18+895,77	791,14+6,64+ +203,82+28,35	1029,95	Бульдозеры
XIIв, XIIн	289,19+634,19	656,75+0,23+ +266,40	923,38	Бульдозеры
XIIIв, XIIIн	327,00+532,92	144,72+7,38+ +674,47+33,35	859,92	Бульдозеры
XIVв, XIVн	594,82	371,77+223,05	594,82	Бульдозеры
XVн	из котлована	8231,41	8231,41	Автосамосвалы

 

3.   Общие положения проектирования производства земляных работ

Срок производства работ Т_з - 25 суток. Распределение срока производства между планируемыми циклами работ и процессами происходит следующим образом:

вертикальная планировка площадки по картограмме - 15 суток;

процессы разработки грунта в котловане - 5 суток;

предварительная и окончательная планировка площадки и поверхностное уплотнение грунта на ней - 5 суток.

4.   Проектирование технологии производства работ по вертикальной планировке площадки

4.1 Выбор машин и определение их числа

Ведущими машинами принимают скреперы, а комплектующими - рыхлители и катки.

Для обеспечения эффективной работы ведущих машин и требуемой прочности и устойчивости земляных сооружений суглинки, из которых сложена площадка проектирования, перед разработкой скреперами и бульдозерами разрыхляют. Для обеспечения прочности возведенной насыпи ее уплотняют виброкатками.

Глубину слоя рыхления принимаем равной толщине слоя разработки, а толщину слоя уплотнения равной толщине слоя отсыпки грунта. Для обеспечения равномерной уплотняемости грунта слои его разравниваются бульдозерами.

В итоге получаем следующий состав машин.

Разработку грунта вдоль ЛНР может производиться бульдозерами:

Марка бульдозера	ДЗ-54С	ДЗ-24А
Тип отвала	неповоротный	неповоротный
Длина отвала, м	3,2	3,64
Высота отвала, м	1,2	1,43
Управление	гидравлическое	канатное
Мощность, кВт (л.с)	79 (108)	132 (180)
Марка трактора	Т-100	Т-180
Масса бульдозерного оборудования, т	1,78	2,86

Остальной грунт разрабатывается скреперами:

Марка скрепера	ДЗ-26	ДЗ-23
Вместимость ковша, м3	10,0	10,0
Ширина захвата, м	2,8	2,9
Глубина резания, м	0,3	0,35
Толщина отсыпаемого слоя, м	0,5	0,55
Мощность, кВт (л.с)	132 (180)	221 (300)
Марка трактора	Т-180	ДЭТ-250
Масса скрепера, т	16	9,2

Перед разработкой скреперами и бульдозерами грунт рыхлится бульдозером-рыхлителем ДП-15:

Число зубьев	3
Высота подъема зубьев, м	0,545
Ширина рыхления, м	1,475
Глубина рыхления, м	0,4
Марка трактора-тягача	Т-100
Мощность двигателя трактора, кВт (л.с)	79 (108)
Масса рыхлительного оборудования, т	1,53

Насыпи разравниваются бульдозером марки ДЗ-54С либо ДЗ-24А и уплотняются виброкатком марки ДУ-14:

Тип катка	прицепной с самостоятельным двигателем для привода вибратора
Ширина уплотняемой полосы, м	1,4
Толщина уплотняемого слоя, м	0,5 - 0,6
Марка трактора	ДТ-75
Мощность двигателя трактора, кВт (л.с)	55 (75)
Масса катка, т	3,0

По принятому составу машин в комплекте сначала следует разработать калькуляцию затрат труда и машинного времени (машиноемкости). Рассматривается два варианта состава машин.

Таблица 4.1 - Калькуляция затрат труда и машинного времени

Наименование процессов и машин; единицы измерения	§ЕНиР таблицы, пункты	Объем работ, м3	Н.вр., чел.-ч (норма машин-ного времени,  маш.-ч)	Трудоемкость, чел.-смен (машиноемкость,  маш.-смен)
Вариант I
Рыхление грунта бульдозером-рыхлителем ДП-15 на базе трактора Т-100 на глубину 0,35м при длине разрыхляемого участка до 550м при трех проходах, 100м3	Е2-1-1, таблица 2, 2в	339,93	0,11·3= =0,33 (0,33)	=14,02 (14,02)
Рыхление грунта бульдозером-рыхлителем ДП-15 на базе трактора Т-100 на глубину 0,2м при длине разрыхляемого участка в полосе ЛНР до 100м при одном проходе, 100м3	Е2-1-1, таблица 2, 2а	34,08	0,21 (0,21)	=0,89 (0,89)
Разработка и перемещение грунта II группы скрепером ДЗ-26 с вместимостью ковша 10м3 с трактором Т-180 на расстояние до 314м при глубине резания до 0,3м и толщине отсыпки до 0,5м; 100м3	Е2-1-21, таблица 2, 3б, г	339,93	1,1+ +0,06·21==2,36 (2,36)	=100,28 (100,28)
Разработка и перемещение грунта II группы бульдозером ДЗ-54С на базе трактора Т-100 на расстояние до 80м при глубине резания до 0,2м; 100м3	Е2-1-22, таблица 2,  3б, д	34,08	0,62+ +0,49·7= =4,05 (4,05)	=17,25 (17,25)
Разравнивание грунта II группы бульдозером ДЗ-54С на базе трактора Т-100 при толщине слоя до 0,6м; 100м3	Е2-1-28, таблица, 2д	339,93	0,43 (0,43)	=18,27 (18,27)
Разравнивание грунта II группы бульдозером ДЗ-54С на базе трактора Т-100 при толщине слоя до 0,3м; 100м3	Е2-1-28, таблица, 2бд	34,08	0,75 (0,75)	=3,20 (3,20)
Уплотнение грунта суглинка виброкатком ДУ-14 с трактором ДТ-75 слоями толщиной до 0,6м при числе проходов по следу - 4; 100м3	Е2-1-32, таблица, г	339,93	0,07·4= =0,28 (0,28)	=11,90 (11,90)
Уплотнение грунта суглинка виброкатком ДУ-14 с трактором ДТ-75 слоями толщиной до 0,3м при числе проходов по следу - 4; 100м3	Е2-1-32, таблица, а	34,08	0,16·4= =0,64 (0,64)	=2,72 (2,72)
Итого:				168,53 (168,53)
Вариант II
Рыхление грунта бульдозером-рыхлителем ДП-15 на базе трактора Т-100 на глубину 0,35м при длине разрыхляемого участка до 550м при трех проходах, 100м3	Е2-1-1, таблица 2, 2в	339,93	0,11·3= =0,33 (0,33)	=14,02 (14,02)
Рыхление грунта бульдозером-рыхлителем ДП-15 на базе трактора Т-100 на глубину 0,2м при длине разрыхляемого участка в полосе ЛНР до 100м при одном проходе, 100м3	Е2-1-1, таблица 2, 2а	34,08	0,21 (0,21)	=0,89 (0,89)
Разработка и перемещение грунта II группы скрепером ДЗ-23 с вместимостью ковша 15м3 с трактором ДЭТ-250 на расстояние до 314м при глубине резания до 0,35м и толщине отсыпки до 0,55м; 100м3	Е2-1-21, таблица 2, 4б, г	339,93	0,93+ +0,05·21==1,98 (1,98)	=84,13 (84,13)
Разработка и перемещение грунта II группы бульдозером ДЗ-24А на базе трактора Т-180 на расстояние до 80м при глубине резания до 0,2м; 100м3	Е2-1-22, таблица 2,  7б, д	34,08	0,32+ +0,27·7= =2,21 (2,21)	=9,41 (9,41)
Разравнивание грунта II группы бульдозером ДЗ-24С на базе трактора Т-180 при толщине слоя до 0,6м; 100м3	Е2-1-28, таблица, 6д	339,93	0,27 (0,27)	=11,47 (11,47)
Разравнивание грунта II группы бульдозером ДЗ-24С на базе трактора Т-180 при толщине слоя до 0,3м; 100м3	Е2-1-28, таблица, 6б	34,08	0,48 (0,48)	=2,04 (2,04)
Уплотнение грунта суглинка виброкатком ДУ-14 с трактором ДТ-75 слоями толщиной до 0,6м при числе проходов по следу - 4; 100м3	Е2-1-32, таблица, г	339,93	0,07·4= =0,28 (0,28)	=11,90 (11,90)
Уплотнение грунта суглинка виброкатком ДУ-14 с трактором ДТ-75 слоями толщиной до 0,3м при числе проходов по следу - 4; 100м3	Е2-1-32, таблица, а	34,08	0,16·4= =0,64 (0,64)	=2,72 (2,72)
Итого:				136,58 (136,58)

Определяем расчетное число машин Ч^Р:

 

где М^Н - нормативная машиноемкость, маш-смен;

Т^СУТ - продолжительность работ (процессов), суток;

С^Р - расчетное число рабочих смен в сутки.

Результаты расчетов числа машин отображаем в таблице.

Таблица 4.2 - Определение числа машин и сменности их работы

Наименование процессов по грунту	Машиноем-кость норматив-ная, МН	Расчетные				Проектируемые
		продол-житель-ность работ, суток, ТСУТ		числа		числа		маши-ноем-кость, ТСУТ∙ЧП∙СП, МП	уровень произво-дитель-ности машин,%,
				смен в сутки СР	машин, ЧР	машин, ЧП	смен в сутки СП
Вариант I
Рыхление	14,91		15	2	0,5	1	1	15	99,4
Разработка и перемещение	100,28		15	2	3,3	3	2	90	111,4
Разработка и перемещение	17,25		15	2	0,6	1	1	15	115
Разравнивание	21,47		15	2	0,7	1	1,5	22,5	95,4
Уплотнение	14,62		15	2	0,5	1	1	15	97,5
Вариант II
Рыхление	14,91		15	2	0,5	1	1	15	99,4
Разработка и перемещение	84,13		15	2	2,8	3	2	90	93,5
Разработка и перемещение	9,41		15	2	0,3	1	1	15	62,7
Разравнивание	13,51		15	2	0,5	1	1	15	90,1
Уплотнение	14,62		15	2	0,5	1	1	15	97,5

Для дальнейшего рассмотрения принимаем вариант I, как вариант комплекта машин с большей производительностью.

4.2 Технико-экономическое обоснование варианта технологии

Для обоснования применения выбранного комплекта машин, его необходимо сравнить с другим по ТЭП:

стоимости переработки 1 м³ грунта - С_е, руб/м³;

трудоемкости переработки 1 м³ грунта - ТЕ, чел.-смен/м³;

удельным приведенным затратам - П_уд, руб/м³.

Стоимость переработки 1 м³ грунта отражает сумму стоимостей машиносмен всех машин, планируемых в комплексе процессов вертикальной планировки, и определяют по формуле:

 

К_ц - коэффициент к ценам 1984г, равный 80;

С_{мс. м} - стоимость машиносмены м-ой машины, руб;

- число машин м-ой разновидности;

- проектируемая продолжительность работы м-ой машины, смен;

V - объем грунта планировочной выемки.

Расчеты стоимостей машиносмен сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Определение стоимости машиносмен при вертикальной планировке площадки

Наименование процессов по грунту	Наименование машин	Машино-емкость, маш.-смен	Стоимость машино-смен, руб
			одной	всех
Вариант I
Рыхление	Бульдозер- -рыхлитель ДП-15 на тракторе Т-100	15	23,31 (по бульдозеру ДЗ-17А)	349,65
Разработка и перемещение	Скрепер ДЗ-26 Трактор Т-180	90	36,41 32,10	6165,90
Разработка и перемещение	Бульдозер ДЗ-54С	15	29,05	435,75
Разравнивание	Бульдозер ДЗ-54С	22,5	29,05	653,62
Уплотнение	Виброкаток ДУ-14 Трактор ДТ-75	15	7,90 16,35	363,75
Итого				7968,67
Вариант II
Рыхление	Бульдозер- -рыхлитель ДП-15 на тракторе Т-100	15	23,31 (по бульдозеру ДЗ-17А)	349,65
Разработка и перемещение	Скрепер ДЗ-23 Трактор ДЭТ-250	90	79,21 46,08	11276,10
Разработка и перемещение	Бульдозер ДЗ-24А	15	37,73	565,95
Разравнивание	Бульдозер ДЗ-24А	15	37,73	565,95
Уплотнение	Виброкаток ДУ-14 Трактор ДТ-75	15	7,90 16,35	363,75
Итого				13121,40

Определяем стоимость переработки 1 м³ грунта:

для варианта I:

 

для варианта II:

 

Трудоемкость переработки 1 м³ грунта определяют делением общей трудоемкости процессов на объем перерабатываемого грунта (по калькуляции затрат труда и машиноемкости). Трудоемкость переработки 1 м³ грунта составит: для варианта I:

Т_Е = 168,53/37401,07 = 0,0045 чел.-смен/м³

для варианта II:

Т_Е = 136,58/37401,07 = 0,0037 чел.-смен/м³

Удельные приведенные затраты включают стоимость переработки 1 м³ грунта и долю затрат, компенсирующих износ машин

П_уд=С_е+Е_н·К_уд, (4.3)

где Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, принимаемый равным 0,12;

К_уд - удельные капитальные вложения, руб:

 

где 1,07 - коэффициент, учитывающий транспортные расходы;

С_ин.м - инвентарно-расчетная стоимость м-ой машины, руб., принимаемая по приложению Б;

К_ц - коэффициент к ценам 1984г, равный 80;

Т_гм - нормативное число смен работы м-ой машины в году;

, - принимают по выполненным расчетам.

Основную часть расчетов удельных приведенных затрат сводим в таблицу 4.5.

Таблица 4.5 - Расчет по основной части формулы (4.4)

Наименование  машин	Инвентарно-расчетная  стоимость машин, руб, Син.м	Машино- емкость, маш.-смен,	Нормативное число смен работы машин в году, Тгм	руб.
Вариант I
Бульдозер-рыхлитель ДП-15 на тракторе Т-100	6140 (по бульдозеру ДЗ-17А)	15	322 (по бульдозеру ДЗ-17А)	286,02
Скрепер ДЗ-26	22960	90	281	7353,74
Трактор Т-180	21950		322	6135,09
Бульдозер ДЗ-54С	11170	15	322	520,34
Бульдозер ДЗ-54С	11170	22,5	322	780,51
Виброкаток ДУ-14	2050	15	322	95,50
Трактор ДТ-75	3470		225	231,33
Итого				15402,53
Вариант II
Бульдозер- -рыхлитель ДП-15 на тракторе Т-100	6140 (по бульдозеру ДЗ-17А)	15	322 (по бульдозеру ДЗ-17А)	286,02
Скрепер ДЗ-23	70610	90	281	22615,30
Трактор ДЭТ-250	41630		322	11635,71
Бульдозер ДЗ-24А	25450	15	322	1185,56
Бульдозер ДЗ-24А	25450	15	322	1185,56
Виброкаток ДУ-14	2050	15	322	95,50
Трактор ДТ-75	3470		225	231,33
Итого				37235,58

Удельные приведенные затраты:

для варианта I:

 

для варианта II:

 

Для дальнейшего проектирования принимается вариант I, как вариант с меньшими затратами труда и средств.

4.3 Разработка графика выполнения процессов

Реальное расположение грунтовых масс на площадках и различия в рабочих отметках по выемкам и насыпям не позволяют зачастую выполнять процессы вертикальной планировки с постоянными уровнями производительности машин. Поэтому при построении графиков выполнения процессов ориентируются на усредненные уровни производительности машин по всем фронтам работ, где карты являются захватками, а слои - ярусами.

Число ярусов также принимаем усредненными по максимальным рабочим отметкам (h^max) и по толщинам слоев разработки и отсыпки грунта (δ) в метрах. Число ярусов (я) составит:

по выемке:

 

по насыпи:

 

Среднее число ярусов составит:

я_ср = (5,6+3,4)/2= 4,5

Принимаем в расчет 4 яруса.

Число ярусов в полосе разработки грунта вдоль ЛНР составит по насыпи и выемке по 4 ярусу. При делении площадки на карты (исключая карту, отсыпаемую грунтом из котлована), число ярусозахваток по выемке и по насыпи составит по 40. При установленных сроках выполнения каждого процесса и при рабочих сменах в сутки, расчетное число рабочих смен по ярусозахватке - модуль цикличности составит:

для рыхления грунта:

m_ц=15·1/40 = 0,4 смены/ярусозахватку

для разработки и перемещения грунта скрепером:

m_ц=15·2/40 = 0,8 смены/ярусозахватку

для разработки и перемещения грунта бульдозером:

m_ц=15·1/4 = 3,7 смен/ярусозахватку

для разравнивания грунта:

m_ц=15·1,5/40 = 0,6 смены/ярусозахватку

для уплотнения грунта:

m_ц=15·1/40 = 0,4 смены/ярусозахватку

Для обеспечения непрерывного выполнения всех процессов предусматриваем 5 частных потоков. График выполнения вертикальной планировки:

Таблица 4.3 - График выполнения вертикальной планировки

Наименование процессов  по грунту

Рабочие дни

1

2

3

4

5

Смены

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

Рыхление

1,2в

6в

1,2в

6в

1,2в

6в

1,2,7в

3,5,6в

7в

3,5в

Разработка и перемещение

1,2в

6в

1,2в

6в

1,2в

6в

1,2,7в

3,5,6в

7в

Разработка и перемещение

Разравнивание

1,2н

6н

1,2н

6н

1,2н

6н

1,2,7н

3,5,6н

Уплотнение

1,2н

6н

1,2н

6н

1,2н

6н

1,2,7н

3,5,6н

Таблица 4.3 - График выполнения вертикальной планировки

Наименование процессов  по грунту

Рабочие дни

6

7

8

9

10

Смены

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

Рыхление

7в

3,5в

7в

3,5в

8в

9,4в

8в

9,4в

8в

9,4в

Разработка и перемещение

3,5в

7в

3,5в

7в

3,5в

8в

9,4в

8в

9,4в

8в

Разработка и перемещение

Разравнивание

7н

3,5н

7н

3,5н

7н

3,5н

8н

9,4н

8н

9,4н

Уплотнение

7н

3,5н

7н

3,5н

7н

3,5н

8н

9,4н

8н

9,4н

Таблица 4.3 - График выполнения вертикальной планировки

Наименование процессов  по грунту

Рабочие дни

11

12

13

14

15

16

Смены

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

Рыхление

8в

9,4в

10в

11в

10в

12в

10в

13в

10в

14в

9,4в

8в

9,4в

10в

10в

10в

10в

Разработка и перемещение

11в

12в

13в

14в

Разравнивание

8н

9,4н

8н

9,4н

10н

11н

10н

12н

10н

13н

10н

14н

Уплотнение

8н

9,4н

8н

9,4н

10н

11н

10н

12н

10н

13н

10н

14н

5.   Проектирование ведущих и совмещаемых процессов при разработке котлованов

5.1 Проходки экскаваторов при разработке котлованов и определение их параметров

Котлован разрабатывается экскаваторами «обратная лопата».

На схему движения и размеры забоев оказывают влияние размеры котлована и основные рабочие параметры экскаватора: оптимальный радиус копания (резания) R₀, составляющий 0,8-0,9 наибольшего радиуса копания R^max; максимальные возможные высота и глубина копания ±H^max; наибольшие радиус  и высота  выгрузки грунта.

Грунт вначале разрабатывают в средней части котлована (с проходками, параллельными длинной стороне котлована) с применением забоев лобового - шириной до 1,5R₀ или уширенного лобового - шириной до 2R₀, с движением по зигзагу. При ширине этой части более 2R₀ целесообразно предусматривать ряд параллельных проходок: первую с применением лобового и последующих с применением боковых забоев.

Разработанный грунт автосамосвалами перемещают на специальную карту.

Затем грунт разрабатывают боковыми забоями в отвалы, располагаемые вдоль длинных сторон котлована. В отвалы направляют и грунт «недобора».

Толщину «недобора» при разработке грунта экскаваторами с гидравлическим приводом вместимость ковша 1,0м³ принимаем h_нед=0,2м. Объем «недобора» для прямоугольного в плане котлована можно определить по формуле:

V_нед=А·Б·h_нед, (5.1)

где А и Б - ширина и длина котлована по дну, м.

V_нед=62·32·0,2=396,8м³

Ширину зон разработки в отвалы по верху и понизу определяем по формуле:

 

где V_зп - объем засыпки пазух фундамента, м³;

N_зо - число зон котлована, разрабатываемых в отвалы, и число отвалов. При прямоугольном котловане N_зо=2;

l_зо - длина зон котлована, разрабатываемых в отвалы и расчетная длина самих отвалов, определяемая как среднее арифметическое между длинами котлована понизу (Б) и поверху (Б_в):

l_зо=(62+68,74)/2=65,37м

 

Ширину зоны проходок с разработкой грунта на перемещение поверху Ш_тв, влияющие на схему движения экскаватора, определяем по формуле

Ш_тв = А_в - 2Ш₀, (5.3) Ш_тв = 38,74 - 2·3,19=32,36м

Высоту отвалов h_о можно определить по формуле:

 

где К_р - коэффициент первоначального разрыхления грунта, для суглинков равный 1,24.

 

5.2 Выбор модели экскаватора «обратная лопата»

Рекомендуется выбирать модели экскаватора с гидравлическим приводом с максимальной глубиной копания большей, чем глубины котлованов на 0,5-1 м при связных грунтах.

Принимаем к рассмотрению экскаваторы:

Марка экскаватора	ЭО-4321	ЭО-4121
Вместимость ковша, м3	1,0	1,0
Наибольшая глубина копания, м	5,5	5,8
Наибольшая высота выгрузки, м	6,18	5
Максимальный радиус копания, м	10,2	9
Мощность двигателя, кВт (л.с)	59 (80)	95 (129)
Масса экскаватора, т	19,2	19,2

Окончательный выбор модели выполняется после проверки возможности его работы «в отвалы» грунта в боковом забое по главным условиям:

- возможности охвата работой с одной стоянки наиболее удаленных точек в зоне разработки (S) и выгрузки в отвал (Т);

- безопасности работы у бровки откоса.

Возможность охвата крайних точек забоя с отвалом может быть определена по формуле:

b₁+b₂≥Ш₀+В+Ш_б+b₀/2, (5.5)

где b₁ и b₂ - максимально допустимые расстояния от оси проходки экскаватора до точек резания (S) и отсыпки (Т) грунта;

В - заложение откоса:

В = (H_к - h_нед)m₀, (5.6)

В = (4,5 - 0,2)·0,75=3,22м

Ш_б - ширина бермы, не менее 1м. Принимаем в расчете 2,5м;

b_о - ширина отвала:

b_о=2h_о=2·4,56=9,12м

Наибольшие величины b₁ и b₂ определяются по формулам:

, (5.7)

, (5.8)

где R_n - наибольший радиус копания на уровне подошвы откоса, м;

l_пер - длина рабочей передвижки экскаватора, принимаемая равной 1,75м;

R_в - наибольший радиус выгрузки грунта на соответствующей высоте, м.

Производим расчет для экскаватора ЭО-4321.

Определяем R_n. Для этого рассчитываем отношение глубины выемки к максимальной глубине копания грунта экскаватором выбранного исполнения и по нему определяем отношение R_n/R^max = N_n. Тогда:

R_n= R^max·N_n (5.9)

|Н_к/-Н^max|=4,5/5,5=0,82

Тогда интервал N_n=0,67-0,77. Принимаем N_n=0,67, при котором R_n=10,2·0,67=6,83м.

Тогда:

 

Аналогично определяем R_в. Для этого рассчитываем отношение требуемой высоты выгрузки к R^max и по нему определить отношение R_в/ R^max = N_в. Тогда:

R_в= R^max·N_в (5.10)

Н_в/ R^max=4,56/10,2=0,45

Тогда, учитывая вместимость ковша 1м³, интервал N_в=0,59-0,65. Принимаем N_в=0,59, при котором R_в=10,2·0,59=6,02м.

Тогда:

 

Тогда:

,60+5,76 ≥ 3,19+3,22+1+9,12/2

,36 > 11,97

Условия выполняется, следовательно, экскаватор выбранной марки удовлетворяет требованиям.

Производим расчет для экскаватора ЭО-4121.

Определяем R_n.

|Н_к/-Н^max|=4,5/5,8=0,77

Тогда интервал N_n=0,66-0,76. Принимаем N_n=0,66, при котором R_n=9·0,66=5,94м.

Тогда:

 

Определяем R_в.

Н_в/ R^max=4,56/9=0,51

Тогда, учитывая вместимость ковша 1м³, интервал N_в=0,57-0,63. Принимаем N_в=0,57, при котором R_в=9·0,57=5,13м.

Тогда:

 

Тогда:

,68+4,82 ≥ 3,19+3,22+1+9,12/2

,05 < 11,97

Условие не выполняется.

Окончательно принимаем экскаватор марки ЭО-4321.

Безопасность работы обеспечивается при условии:

b₁ ≥ B+1+B_oК_o (5.11)

где B - заложение откоса, равное 3,22м;

B_o - ширина опорного контура экскаватора, м, составляющая 2,9м у экскаваторов с вместимостью ковшей 1,0м³;

К_o - коэффициент, учитывающий положение бровки откоса относительно крайней точки опоры - Q. К_o=0,7.

,60 ≥ 3,22+1+2,9·0,7

,60 > 6,25

Следовательно, безопасность работы обеспечивается.

Для экскаватора ЭО-4321оптимальный радиус копания (резания) составит:

R₀ = 0,9·R^max = 0,9·10,2=9,18

Поперечное сечение части котлована, грунт из которой предназначен для перемещения на карту насыпи, равно 3,5R₀ и разрабатывается несколькими параллельными проходками вначале лобовым, а затем боковыми забоями. Границы забоев определяются рабочими параметрами экскаватора.

Расстояние между параллельными проходками экскаватора b₃ принимаем равным 0,75R₀=0,75·9,18=6,9м.

Расположение автосамосвала должно отвечать условиям:

центр кузова должен располагаться по дуге радиуса не более R_в;

- между окружностью, описываемой хвостовой частью экскаватора, и выступающими частями автосамосвала должен быть интервал шириной не менее 1 м;

как и экскаватор, автосамосвал должен двигаться и устанавливаться на расстоянии не ближе 1 м от бровок выемок (за пределами призмы обрушения грунта).

5.3 Расчет числа автосамосвалов

Грунт, вынимаемый из котлована, перевозится автосамосвалами марки КрАЗ-222.

Грузоподъемность, т	10,0
Вместимость кузова, м3	8,0
Скорость движения с грузом, км/ч	до 30

Число автосамосвалов, необходимых для бесперебойной работы экскаватора, определяем по формуле:

 

где Т_У.Н - продолжительность установки самосвала под погрузку, мин;

Т_Н - продолжительность погрузки, мин;

Т_ПР - продолжительность пробега в оба конца, мин;

Т_У.Р - продолжительность установки самосвала под разгрузку, мин;

Т_Р - продолжительность разгрузки, мин;

Т_М - продолжительность технических перерывов, возникающих во время рейса (маневры, пропуск встречного автосамосвала), мин.

Значение Т_ПР находим по формуле:

 

где L - среднее расстояние транспортирования грунта, км;

u - средняя расчетная скорость движения автосамосвала, км/ч.

 

Продолжительность погрузки:

 

где Н_ВР - норма времени на разработку грунта с погрузкой его в транспортные средства.

По ЕНиР Е2-1 Н_ВР=2,2.

n - количество ковшей загруженных в самосвал;

V_К - объем грунта в ковше, м³.

 

где Q_С - грузоподъемность самосвала, кг;

γ - плотность грунта. Принимаем γ=1700кг/м³.

 

где q - геометрический объем ковша, м3;

К_н - коэффициент наполнение ковша разрыхленным грунтом. Принимаем К_н=1,1

К_р - коэффициент первоначального разрыхления грунта. Принимаем К_р=1,24.

 

 

Продолжительность погрузки равна:

 

Остальные величины принимаем равными: Т_У.Н =0,5мин; Т_У.Р =0,5мин; Т_Р=1мин; Т_М=2мин.

 

Принимаем 2 автосамосвала.

В завершение расчетов следует определить заполняемость кузова автосамосвала грунтом, которая не должна превышать вместимость кузова по зависимости:

V_А·К_р ≤ V_ка, (5.17)

V_а - объем грунт в твердом теле, загруженного в кузов самосвала:

V_А = V_К·n (5.18)

V_А = 0,9·6,5 = 5,85м³

,85·1,24 = 7,3 ≤ 8,0

5.4 Технология совмещаемых процессов, связанных с устройством котлованов

Технология совмещенного производства работ по устройству котлованов и по процессам, выполняемым на карте (К-Н), отсыпаемой грунтом из него, предусматривает сочетание последовательного и поточного методов организации процессов. Перевозка грунта осуществляется автосамосвалами на карту, отводимую в призме №1.

Перемещаемый автосамосвалами грунт отсыпается слоями, толщина которых должна быть не больше толщины слоя, который эффективно может быть уплотнен определенными машинами, и составляет 0,6м. С учетом рабочих отметок на карте число слоев отсыпки составляет 2-3 слоя. Для обеспечения равномерного уплотнения грунта отсыпаемый слой перед уплотнением разравнивается бульдозерами. Уплотнение выполняется виброкатками.

Разрабатываем калькуляцию затрат труда и машинного времени.

Таблица 5.1 - Калькуляция затрат труда и машинного времени

Наименование процессов и машин; единицы измерения	§ЕНиР таблицы, пункты	Объем работ, м3	Н.вр., чел.-ч (норма машин-ного времени,  маш.-ч)	Трудоемкость, чел.-смен (машиноемкость, маш.-смен)
Разработка грунта II группы в котловане экскаватором «обратная лопата» ЭО-4321 с вместимостью ковша 1м3 с погрузкой в автосамосвалы; 100м3	Е2-1-11, таблица 7, 5б	82,31	2,2 (2,2)	=22,63 (22,63)
Разработка грунта II группы в котловане экскаватором «обратная лопата» ЭО-4321 с вместимостью ковша 1м3 навымет (в отвал); 100м3	Е2-1-11, таблица 7, 5з	17,93	1,9 (1,9)	=4,26 (4,26)
Разравнивание грунта II группы бульдозером ДЗ-54С на базе трактора Т-100 при толщине слоя до 0,6м; 100м3	Е2-1-28, таблица, 2д	82,31	0,43 (0,43)	=4,42 (4,42)
Уплотнение грунта суглинка виброкатком ДУ-14 с трактором ДТ-75 слоями толщиной до 0,6м при числе проходов по следу - 4; 100м3	Е2-1-32, таблица, г	82,31	0,07 (0,07)	=0,72 (0,72)
Итого:				32,03 (32,03)

Таблица 5.2 - Определение числа машин и сменности их работы

Наименование процессов по грунту	Машиноем-кость нормативная, МН	Расчетные			Проектируемые
		продол-житель-ность работ, суток, ТСУТ	числа		числа		маши-ноем-кость, ТСУТ∙ЧП∙СП, МП	уровень произво-дитель-ности машин,%,
			смен в сутки СР	машин, ЧР	машин, ЧП	смен в сутки СП
Разработка	22,63	5	2	2,3	2	2	20	113,1
Разработка	4,26	5	2	0,4	1	1	5	85,2
Разравнивание	4,42	5	2	0,4	1	1	5	88,4
Уплотнение	0,72	5	2	0,1	1	0,5	2,5	28,8

Для обеспечения непрерывности процессов - отсыпки, разравнивания и уплотнения грунта карта насыпи разделяется ее на две карты. Планируется 3 частных потока. Рассчитываем ТЭП выбранного комплекта машин.

Определяем стоимость переработки 1 м³ грунта.

Таблица 5.3 - Определение стоимости машиносмен по отрывке котлована

Наименование процессов по грунту	Наименование машин	Машино-емкость, маш.-смен	Стоимость машино-смен, руб
			одной	всех
Разработка	Экскаватор ЭО-4321	20	33,62	672,40
Разработка	Экскаватор ЭО-4321	5	33,62	168,10
Разравнивание	Бульдозер ДЗ-54С	5	29,05	145,25
Уплотнение	Виброкаток ДУ-14 Трактор ДТ-75	2,5	7,90 16,35	60,62
Итого				1046,37

Определяем стоимость переработки 1 м³ грунта:

 

Трудоемкость переработки 1 м³ грунта составит:

Т_Е = 32,03/10024,85 = 0,0032 чел.-смен/м³

Определяем удельные приведенные затраты.

Таблица 5.4 - Расчет по основной части формулы (4.4)

Наименование  машин	Инвентарно-расчетная  стоимость машин, руб, Син.м	Машино- емкость, маш.-смен,	Нормативное число смен работы машин в году, Тгм	руб.
Экскаватор ЭО-4321	28780	20	410	1403,90
Экскаватор ЭО-4321	28780	5	410	350,98
Бульдозер ДЗ-54С	11170	5	322	173,45
Виброкаток ДУ-14	2050	2,5	322	15,92
Трактор ДТ-75	3470		225	38,56
Итого				1982,81

Удельные приведенные затраты:

 

5.5 Особенности технологии при разработке котлована ниже уровня грунтовых вод

Большинство строительных процессов не допускает избыточной влаги в котловане, поэтому в процессе их выполнения он должен быть защищен от попадания в него грунтовых вод. Решение задачи защиты от влаги многовариантно и зависит от грунтовых условий, временных и других факторов.

Защита котлована от грунтовой влаги осуществляется искусственным понижением уровня грунтовых вод. Данный способ предусматривает применение иглофильтровых установок, состоящих в основном из иглофильтров, погружаемых за контурами котлована, всасывающих коллекторов и насосов, удаляющих грунтовую воду.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) понижают УГВ до 5-6 м. В суглинистых грунтах они работают с применением электроосушения, основанного на использовании явления электроосмоса.

6.   Описание принятой технологии работ

Грунт, из которого сложена площадка, относится ко II группе по трудности разработки. Срок производимых работ составляет 25 дней. Производство работ включает в себя 3 стадии:

1.      вертикальная планировка площадки по картограмме;

2.      процессы отрывки котлована, отсыпки насыпи грунтом из него, подчистки дна котлована;

.        предварительная и окончательная планировка площадки и поверхностное уплотнение грунта на ней.

Ведущими машинами при вертикальной планировке принимаются скреперы и бульдозеры. В проекте приняты скреперы марки ДЗ-26 с вместимостью ковша 10,0м³. В полосе вдоль ЛНР с рабочими отметками до 0,2 м перемещения грунта осуществляется бульдозерами марки ДЗ-54С. Перед разработкой грунт рыхлится бульдозеры-рыхлители ДП-15, а по окончанию отсыпки грунта на карты насыпи грунт разравнивается бульдозерами ДЗ-54С и уплотняется виброкатками ДУ-14.

Разработка котлована под фундамент выполняется экскаватором марки ЭО-4321 с вместимостью ковша 1,0м^3, оборудованным «обратной лопатой», перевозка грунта осуществляется автосамосвалами КрАЗ-222 грузоподъемностью 10т и вместимостью кузова 10,0м³. Грунт вначале разрабатывают в средней части котлована (с проходками, параллельными длинной стороне котлована) с движением по зигзагу. Затем грунт разрабатывают боковыми забоями в отвалы, располагаемые вдоль длинных сторон котлована. В отвалы направляют также и грунт «недобора». Грунт «недобора» разрабатывается вручную. При разработке грунта «недобора» вручную разрабатываемый грунт грузится в ковши подъемных машин.

По окончанию работ, связанных с отрывкой котлована, грунт по всем площадкам разравнивается бульдозером марки ДЗ-19 с техническими характеристиками:

Тип отвала	неповоротный
Длина отвала, м	3,03
Высота отвала, м	1,3
Управление	гидравлическое
Мощность, кВт (л.с)	79 (108)
Марка трактора	Т-100
Масса бульдозерного оборудования, т	1,53

После окончательной планировки площадки бульдозером ДЗ-19, поверхность грунта уплотняется катками ДУ-29:

Тип катка	Самоходный на пневманических шинах
Ширина уплотняемой полосы, м	2,22
Толщина уплотняемого слоя, м	до 0,4
Мощность двигателя, кВт (л.с)	96 (130)
Масса катка, т	30

7.   Мероприятия по технике безопасности

 

Земляные работы следует выполнять только по утвержденному проекту производства работ. При наличии в районе земляных работ подземных коммуникаций любые раскопки можно вести только в присутствии представителя организации, эксплуатирующей эти линии. Также следует разработать и согласовать с данными организациями мероприятия по обеспечению безопасных условий труда. Особенно осторожно следует вести земляные работы вблизи действующих электрокабелей.

Выемки необходимо разрабатывать с откосами, предусмотренными СНиП. Бровки выемок должны быть свободны от статического и динамического нагружения. Не допускается производить разработку грунта в котловане методом подкопа. Образующиеся при этом козырьки грунта следует обру шать, приняв при этом все меры предосторожности и удалив предварительно ра бочих из забоя. Состояние откосов нужно проверять ежесменно в случае их повреждения работы необходимо остановить, а откосы сделать более пологими.

При разработке выемок экскаваторами запрещается находится под ковшом в радиусе действия стрелы плюс 5м, а также наверху забоя в зоне призмы обрушения. Экскаватор может перемещаться только по ровной поверхности, а при слабых грунтах - по настилу из шпал или щитов. При подготовке пути для перемещения экскаватора ковш его должен быть отведен в сторону и опущен на грунт.

Предельные уклоны при работе скреперов следующие: продоль ный 10°, поперечный 18°.

Движущиеся по отсыпанной насыпи транспортные и землеройные машины не должны приближаться к бровке ближе, чем на 0,5 м. При работе в ночное время рабочие места должны быть освещены, а землеройные, транспортные и земле ройно-транспортные машины должны иметь индивидуальное освещение.

При работе бульдозера запрещается во избежание поломки или опрокиды вания поворачивать его с загруженным или заглубленным в грунт отвалом. За прещается перемещать бульдозером грунт на подъем более 10° и под уклон более 30°, а также выдвигать отвал за бровку откоса выемки (при сталкивании грунта под откос). На пересеченной местности и по плохой дороге бульдозер должен пе ремещаться только при низких передачах двигателя.

При разработке грунта гидромеханическим способом территория должна быть ограждена и должны быть установлены предупредительные надписи. Забой должен иметь телефонную связь и средства аварийной сигнализации для связи с насосной станцией, диспетчерской и участком намыва. Перед началом работ в надводном забое в зоне действия струи и на верху забоя (возможная призма об рушения) не должно быть рабочих.

Заключение

В ходе курсового проекта были рассчитаны объемы при планировке площадки и отрыве котлована. При планировке площадки задействованы скрепер и бульдозер. Бульдозер производит работы в области нулевых линий, а скрепер разрабатывает остальную часть площадки. Был составлен календарный график земляных работ на строительной площадке. В итоге земляные работы должны быть выполнены за 25 день.

Список литературы

1.   Технология строительного производства: уч. пособие для студентов высш. учеб. заведений / Г.К. Соколов. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский дом «Академия», 2008. - 544 с;

2.      Белецкий Б.Ф. Технология и механизация строительного производства: Учебник. Изд. 3-е. Ростов-н/Д: Феникс, 2004. - 752 с;

.        Технология строительного производства /С.С. Атаев, Н.Н. Данилов и др. - М.: Стройиздат, 1984. - 559 с;

.        СНиП 3.01.01 - 85. Организация строительного производства. - М.: Стройиздат, 1995;

.        ЕНиР. Сб.Е2. Земляные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1988. - 224 с;

6.   Белецкий Б.Ф. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие (для производственников, студентов строительных вузов, факультетов и техникумов). - Ростов н/Д: Феникс, 2005. - 608 с.

7.      Земляные работы. Методические указания к курсовому проекту по разработке технологии устройства земляных сооружений с примерами для студентов заочного и дистанционного обучения специальностей 270102, 270104, 270105 / сост. Р.Р.Степанов, В.С. Дрешпак, И.В. Трижневская; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. ТОЭСиУН. - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2009.