Проведение земляных работ

Введение



Целью выполнения курсовой работы является овладение студентом основами проектирования технологии разработки, перемещения и укладки грунта при отрывке котлована под сооружение и при вертикальной планировке строительной площадки. Кроме того, студент должен познакомиться с методикой разработки основных документов проекта производства работ: технологической карты на отрывку котлована под сооружение; технологических схем разработки, перемещения и укладки грунта при вертикальной планировке площадки; календарного графика выполнения всех видов земляных работ на строительной площадке.

Для выполнения курсовой работы было выдано задание, которое включает: план строительной площадки размерами 700X600 м с нанесенными на нем горизонталями, с контурами котлованов под сооружение и с направлением уклона планировочной плоскости. 

Исходные данные включают в себя: проектный уклон планировочной плоскости, вид грунта, расстояние от строительной площадки до места отвала грунта (или до карьера), размер планировочной отметки, размер планировочной площадки, размеры котлована и траншеи, уровень грунтовых вод. В задании указана фамилия студента, факультет, курс, группа, дату выдачи задания и срок сдачи готовой работы. Задание подписывает преподаватель.

При указанном перечне исходных данных студент сначала выполняет геодезические подсчеты, связанные с определением отметок рельефа, планировки и рабочих отметок.

В курсовой работе студент последовательно решает следующие задачи: изучает отметки планировки и рельефа, уклоны, форму и привязку котлованов под сооружение, грунтовые условия; определяет объемы грунта при вертикальной планировке и отрывке котлована; составляет сводный баланс грунта на площадке; определяет среднюю дальность перемещения грунта, составляет схему перемещения грунта на площадке; назначает и обосновывает способы разработки, перемещения и уплотнения грунта; выбирает комплект машин; выбирает технологические схемы разработки, перемещения и укладки грунта при вертикальной планировке площадки; выбирает механизм для разработки грунта в котловане и транспортные средства для вывоза лишнего грунта из котлована; разрабатывает технологическую карту на отрывку котлована; составляет календарный график работ на строительной площадке; проводит исследования для разработки предложений по совершенствованию технологии земляных работ.




1. Определение черных, красных и рабочих отметок. Определение положения линии нулевых работ



Для определения переносят из задания на миллиметровую бумагу план участка в масштабе 1 : 2000 с сохранением взаимного расположения горизонталей. Разбивают площадь участка на квадраты со стороной, равной 100 м. Черными отметками являются абсолютные высоты вершин квадратов, которые определяются методом интерполяции между двумя соответствующими горизонталями. Для нахождения красных отметок чертится разрез планировочной площадки и находится средняя высота Нср по формуле:







где n-количество квадратов

n=7*6=42

h1, h2, h4-черные отметки при сопряжении 1, 2, 4 вершин квадратов

Затем красные отметки находят по формуле:



Отнимая от красных отметок черные находим значения рабочих отметок. Положительное значение рабочих отметок соответствует насыпи, а отрицательное — выемке. 

Линия нулевых работ проходит между смежными вершинами квадратов, рабочие отметки которых имеют противоположные знаки, и на расстояниях от вершин, пропорциональных абсолютным значениям рабочих отметок (рис.1):



, м


где hв и hн — абсолютные значения рабочих отметок вершин.

Линию нулевых работ наносят на план участка, определяя 

таким образом зоны выемки и насыпи грунта.

На план участка из задания переносят числовое значение 

уклона плоскости планировки и контуры проектируемого 

котлована. Для удобства последующих построений угол котлована совмещают с осями сетки элементарных квадратов.



2. Определение объемов грунта при вертикальной планировке площадки по методу квадратных призм в табличной форме. Определение объемов котлована и траншеи



В местах где рабочие отметки вершин призм элементарных участков с одинаковыми знаками объемы грунта определяют по формуле многогранной призмы (рис. 2):



, м3



где hn — рабочие отметки вершин элементарного 

участка; 

f — площадь элементарного участка; 

n — количество вершин элементарного участка.

Для облегчения расчетов объемы отдельных 

участков выемок и насыпей записывают в 

табличной форме (табл.1).




Таблица 1. Определение земляных работ при вертикальной планировке площадки

N 

квадр.

Рабочие отметки

S

осн.

hср

Объем, м3



h1

h2

h3

h4

h5





выемка

насыпь

1

1,9

2,1

1,3

1,3

-

10000

1,65

-

16500

2

2,2

2,2

1,4

1,3

-

10000

1,75

-

17500

3

2,2

2,2

1,5

1,4

-

10000

1,825

-

18250

4

2,2

2,2

1,6

1,5

-

10000

1,825

-

18250

5

2,2

2,2

1,5

1,6

-

10000

1,825

-

18250

6

2,2

2,2

1,4

1,5

-

10000

1,8

-

18000

7

2,2

2,2

1,5

1,4

-

10000

1,8

-

18000

8

1,3

1,3

0,7

0,6

-

10000

0,975

-

9750

9

1,3

1,4

0,8

0,7

-

10000

1,05

-

10500

10

1,4

1,5

0,8

0,8

-

10000

1,125

-

11250

11

1,5

1,6

0,7

0,8

-

10000

1,15

-

11500

12

1,6

1,5

0,7

0,7

-

10000

1,125

-

11250

13

1,5

1,4

0,8

0,7

-

10000

1,1

-

11000

14

1,4

1,5

0,8

0,8

-

10000

1,125

-

11250

15

0,6

0,7

0

0

-

10000

0,325

-

3250

16

0,7

0,8

0

0

-

10000

0,375

-

3750

17

0,8

0,8

0,1

0

-

10000

0,425

-

4250

18

0,8

0,7

0,1

0,1

-

10000

0,425

-

4250

19

0,7

0,7

0

0,1

-

10000

0,375

-

3750

20

0,7

0,8

0,1

0

-

10000

0,4

-

4000

21

0,8

0,8

0,1

0,1

-

10000

0,45

-

4500

22

0

0,1

0

-

-

750

0,03

-

22,5

23

0,1

0,1

0

0

-

1500

0,05

-

75

24

0,1

0,1

0

-

-

750

0,03

-

22,5

25

0

0,1

0

-

-

750

0,03

-

22,5

26

0,1

0,1

0

0

-

1500

0,05

-

75

27

0

0

0,7

0,7

-

10000

0,35

3500

-

28

0

0

0,7

0,7

-

10000

0,35

3500

-

29

0

0

0,7

0,6

-

9250

0,325

3006

-

30

0

0

0,6

0,6

-

8500

0,3

2550

-

31

0

0

0,6

0,6

-

9250

0,3

2775

-

32

0

0

0,6

0,6

-

9250

0,3

2775

-

33

0

0

0,6

0,6

-

8500

0,3

2552

-

34

0,7

0,7

1,4

1,4

-

10000

0,8

8000

-

35

0,7

0,7

1,4

1,4

-

10000

0,8

8000

-

36

0,7

0,6

1,3

1,4

-

10000

1

10000

-

37

0,6

0,6

1,3

1,3

-

10000

0,95

9500

-

38

0,6

0,6

1,3

1,3

-

10000

0,95

9500

-

39

0,6

0,6

1,4

1,3

-

10000

0,975

9750

-

40

0,6

0,6

1,4

1,4

-

10000

1

10000

-

41

1,4

1,4

2,2

2,2

-

10000

1,8

18000

-

42

1,4

1,4

2,2

2,2

-

10000

1,8

18000

-

43

1,4

1,3

2,2

2,2

-

10000

1,775

17750

-

44

1,3

1,3

2,1

2,2

-

10000

1,725

17250

-

45

1,3

1,3

2,2

2,1

-

10000

1,725

17250

-

46

1,3

1,4

2,2

2,2

-

10000

1,775

17750

-

47

1,4

1,4

2,1

2,2

-

10000

1,775

17750

-



Объем выемки-209156 м3

Объем насыпи-211150 м3 

Объем котлована подсчитывают по следующим формулам (рис.2):



 м3

с=a+2Hm=30+2*2.5*0.68=33.4 м

d=b+2Hm=60+2*2.5*0.68=63.4 м



где m-величина заложения откоса при глубине выемки в 1 м. 

Для супеси = 0,68

Объем траншеи подсчитывают по следующим формулам (рис.3):











3. Сводный баланс земляных масс



Сводный баланс позволяет установить, вывозят ли лишний грунт с площадки в отвал (при А>В), подвозят ли недостающий грунт из резерва (при В>А), куда и в каком объеме перемещают грунт из планировочной выемки и из котлована, куда подвозят недостающий грунт.

План распределения грунта дополняет сводный баланс. На нем графически показывают, куда и в каком размере перемещают тот или иной элементарный объем грунта. Для этого на плане площадки (без горизонталей, с разбивкой на квадраты) наносят линию нулевых работ, обозначают площади выемки и насыпи. В левом верхнем углу каждой элементарной фигуры указывают ее номер и объем грунта в фигуре. Указывают объем котлована ,траншеи, а также объемы грунта из сводного баланса, которые вывозят в отвал или подвозят из резерва (карьера).

В планировочной насыпи или выемке обозначают наиболее удаленные от линии нулевых работ фигуры, из которых в случае избытка грунт вывозят в отвал, а в случае недостатка грунт подвозят из резерва.

В результате на плане распределения грунта наглядно показывают динамику его перемещения из зон выемок в зоны насыпей, подвоз недостающего и вывоз лишнего грунта, его соответствие сводному балансу грунта.

Для определения недостающего грунта в насыпи отними от объема насыпи объем выемки: 211150-209156=1994 м3. Этот недостающий объем мы доберем из траншеи: 1994-2016=-22 м3, а оставшийся грунт и грунт из котлована вывезем в отвал: 4813,8+22=4835,8 м3



Таблица 2. Сводный баланс грунта

Актив

Пассив 

Место разработки грунта

Объем

грунта, м3

Место укладки грунта из выемок

Объем

укладываемого грунта, м3

Место образования насыпей

Геометрический объем грунта, м3

Потребность в грунте 

Планировочная выемка



Котлован под здание



Траншея

209156







4500







1994













В планировочную насыпь

















1994

Планировочная насыпь

211150

1994



Среднюю дальность перемещения грунта определяют графо-аналитическим методом.

За среднюю дальность перемещения грунта принимают расстояние между центрами тяжести выемки и насыпи. Для их нахождения вычерчивается план площадки (без горизонталей, с разбивкой на квадраты) наносят линию нулевых работ, обозначают площади выемки и насыпи. В левом верхнем углу каждой элементарной фигуры указывают ее номер и объем грунта в фигуре. Затем чертятся графики объемов для выемки и насыпи: вертикальный и горизонтальный. Через графики проводятся средние линии объемов lxср и lyср через точки пересечения проводят вертикальные линии и в местах пересечения соответствующих линий находятся центры тяжести насыпи и выемки, как показано в графической части проекта.



4. Составление ведомости объемов земляных работ



Определяют состав работ по разработке грунта на строительной площадке и выбирают механизмы для их выполнения Различают несколько основных типов работ.

Отрывка котлована, траншей. Грунт разрабатывают в котловане (траншеях) с помощью экскаватора с погрузкой его в транспортные средства для вывоза из котлована; с помощью экскаватора навымет для обратной засыпки пазух и раскладывают по периметру котлована.

Грунт вывозят самосвалами в планировочную насыпь или в отвал.

Дно котлована зачищают вручную, бульдозером или экскаватором-планировщиком для удаления недобора грунта. Обратную засыпку пазух выполняют с помощью бульдозера грунтом, разработанным экскаватором навымет.

Одновременно с обратной засыпкой послойно уплотняют грунт в пазух с помощью ручных пневмотрамбовок.

Планировка строительной площадки. Грунт рыхлят с помощью прицепных тракторных рыхлителей, перемещают из выемки в насыпь с помощью бульдозера или скрепера в зависимости от средней дальности перемещения грунта.

Послойно выравнивают грунт в планировочной насыпи с помощью бульдозера и уплотняют с помощью прицепных катков.

Подвоз недостающего грунта из резерва (карьера). Грунт в карьере разрабатывают с помощью экскаватора с погрузкой его в транспортные средства. Подвозят грунт из резерва автосамосвалами.

Вывоз лишнего грунта с площадки в отвал. Грунт рыхлят с помощью прицепных тракторных рыхлителей.

Общая планировка строительной площадки с помощью бульдозера. Выбранный состав работ и соответствующие механизмы для каждого конкретного случая записывают в ведомость объемов и трудоемкости работ, используя каталоги механизмов, указания настоящего пособия и данные ЕНиРЕ 2-1. При заполнении ведомости объемов и трудоемкости работ следует учитывать, что единицы измерения объемов работ по различным процессам должны соответствовать ЕНиРЕ 2-1; толщину слоя грунта при зачистке дна котлована бульдозером принимают равной 10 см, а при зачистке вручную — 5 см; трамбование грунта обратной засыпки выполняют слоями толщиной до 20 см, поэтому объем работ определяют как Vo.з : 0,2 в м2; уплотнение грунта в планировочной насыпи выполняют слоями толщиной ориентировочно 0,25 м, поэтому объем работ определяют как Vn/Ko : 0,25 в м2; толщину растительного слоя можно принимать равной 15 см.

Норма времени на уплотнение грунта катками в ЕНиРЕ 2-1 сдается на одну проходку катка. Целесообразно принять уплотнение грунта за шесть проходок, поэтому норму времени умножают на 6.

Затраты труда в машино-сменах и человеко-днях подсчитывают, исходя из продолжительности рабочей смены . в 8,2 ч.



Таблица 3. Ведомость объемов работ.

N

Наименование работ

Ед. работ

Формула подсчета

Объем работ

1

Срезка растит. слоя

1000 м2

А*В/1000

420

2

Рыхление грунта

100 м3

Vв/100

2091,56

3

Разработка и перемещение грунта скрепером

100 м3

Vв/100

2091,56

4

Послойное уплотнение грунта

100 м3

Vн/100

2111,5

5

Разработка котлована экскаватором

а) с погрузкой в т.с.

б) навымет





100 м3

100 м3





a*b*H/100

(Vk-a*b*H)/100 





45

3,135

6

Разработка траншеи экскаватором с обр. лопатой навымет

100 м3

(Vтр-a*b*H)/100 



8,16



5. Выбор механизмов и машин, определение количества транспортных средств из условия бесперебойной работы экскаватора



Земляные работы состоят из подготовительных, основных и заключительных. Подготовительные работы включают в себя: очистку строительной площадки от деревьев, пней, кустарника; отвод поверхностных вод и осушение территории; разбивку площадки для производства планировочных работ; срезку растительного слоя грунта.

Основные работы предусматривают разработку грунта в планировочных выемках и перемещение его в планировочные насыпи, разравнивание и уплотнение грунта в насыпях, а при необходимости вывоз лишнего грунта или подвоз недостающего на площадку.

Заключительной работой считают общую планировку площадки.

Для выполнения планировочных работ применяют землеройно-транспортные машины. При производстве планировочных работ механизация должна быть комплексной. Для этого выбирают ведущую машину при перемещении грунта из выемки в насыпь. Все остальные технологические процессы выполняют с помощью средств механизации, увязанных по производительности с ведущей машиной. Ведущую машину назначают в зависимости от средней дальности перемещения грунта, которая вместе с комплектующими машинами образует скреперный комплект машин. На небольшие расстояния от линии нулевых работ грунт перемещают бульдозерным комплектом, а на большие — скреперным комплектом машин либо работают одним смешанным комплектом. Скреперный комплект составляют из одного или нескольких скреперов и бульдозеров, прицепных тракторных рыхлителей и катков, одного трактора-толкача. Эти механизмы последовательно выполняют послойное рыхление грунта, его разработку и перемещение (скреперы), разравнивание и уплотнение грунта в насыпи. Трактор-толкач используют на два-три скрепера для ускорения заполнения ковша на участке срезания грунта. Количество механизмов и их тип выбирают в зависимости от средней дальности перемещения грунта и сменной производительности комплекта. В данном проекте средняя дальность перемещение грунта lср=414 м поэтому будет применяться прицепной скрепер с ковшом до 10 м3. затем определяем емкость ковша (из ЕНиР 2-1 Vков=8-10 м3)

Выбор скрепера:

По табл. 1 из ЕНиР 2-1 выбираются марки 2-х скреперов с емкостью ковша 8-10 и для выбора наилучшего скрепера выполняется технико-экономический расчет.



Табл.4 Показатели технико-экономического расчета скрепера.

N

Показатели

Ед. измер.

варианты







1 марка

2 марка

1

Пн= 627,63

м3/см

Д3-11П

Д3-32



Т=336,42

см







З=12339,89

руб.





	2

Пн= 1086,09

м3/см





	

Т=194,41

см





	

З=7906,65

руб. 







Технико-экономический расчет для 1 марки скрепера:

1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:



 м3/см



где n-количество скреперов в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=4)

а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100)

с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) 

-норма времени (по ЕНиР 2-1 =5,226) 

2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:



 см



где V-объем разрабатываемого грунта

3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:



 руб



где Смаш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 Смаш-см=36,68)

Технико-экономический расчет для 2 марки скрепера:

1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:



 м3/см



где n-количество скреперов в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=4)

а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100)

с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) 

-норма времени (по ЕНиР 2-1 =3,02) 

2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:



 см



где V-объем разрабатываемого грунта

3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:



 руб



где Смаш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 Смаш-см=40,67)

Технико-экономический расчет показал, что скрепер марки Д3-32 лучше.

Техническая характеристика скрепер марки Д3-32 (из ЕНиР 2-1):

-Вместимость ковша-10 м3

-Ширина захвата-2,9 м

-Глубина резания-0,3 м

-Толщина отсыпаемого слоя-0,45 м

-Мощьность-240 л.с.

-Масса скрепера-20 т

-Трактор толкач-Т-180

Выбор бульдозера:

По табл. 1 из ЕНиР 2-1 выбираются марки 2-х бульдозеров с длинной отвала 3-5 и для выбора наилучшего выполняется технико-экономический расчет.



Табл.5 Показатели технико-экономического расчета бульдозеров.

N

Показатели

Ед. измер.

варианты







1 марка

2 марка

1

Пн= 5466,66

м3/см

Д3-24А

Д3-35С



Т=38,62

см







З=1457,32

руб.





	2

Пн= 6307,69

м3/см





	

Т=33,47

см





	

З=1266,84

руб. 







Технико-экономический расчет для 1 марки бульдозера:

1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:



 м3/см



где n-количество бульдозеров в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=1)

а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100)

с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) 

-норма времени (по ЕНиР 2-1 =0,15) 

2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:



 см



где V-объем разрабатываемого грунта

3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:



 руб



где Смаш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 Смаш-см=37,73)

Технико-экономический расчет для 2 марки бульдозера:

1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:



 м3/см



где n-количество бульдозеров в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=1)

а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100)

с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) 

-норма времени (по ЕНиР 2-1 =0,13) 

2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:



 см



где V-объем разрабатываемого грунта

3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:



 руб



где Смаш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 Смаш-см=37,85)

Технико-экономический расчет показал, что бульдозер марки Д3-35С лучше с помощью этого бульдозера проводятся работы по срезки растительного слоя, рыхлению грунта и разравнивание грунта. 

Техническая характеристика бульдозера марки Д3-35С (из ЕНиР 2-1):

-Тип отвала-неповоротный

-Длина отвала-3,64 м

-Высота отвала-1,29 м

-Управление-гидравлическое

-Мощьность-180 л.с.

-Марка трактора-Т-180

-Масса бульдозерного оборудования-3,4 т

Для рыхления грунта подходит этот же бульдозер марки Д3-35С с техническими характеристиками для рыхления:

-Число зубьев-3 шт

-Высота подъема зубьев-0,5 м

-Ширина рыхления-1,67 м

-Глубина рыхления-0,5 м

-Масса рыхлительного оборудования-3,1 т

выбор грунтоуплотнительного механизма:

Для выбора механизма для уплотнения грунта вычислим толщину насыпаемого слоя скрепером.

Для данной площадки подходит грунтоуплотняющая машина Д-480 

Техническая характеристика грунтоуплотняющей машины ДУ-12Б:

-тип катка-прицепной виброкаток с самостоятельным двигателем для привода вибратора.

-Ширина полосы уплотнения-1,4 м

-Глубина уплотняемого слоя-0,5-0,6 м

-Марка трактора-ДТ-75

-Масса оборудования-3 т

Выбор комплектов машин для разработки грунта в котловане:

Для разработки грунта в котлованах в качестве ведущей машины применяют экскаватор с прямой лопатой. 

В зависимости от объема грунта в котловане определяют емкость ковша экскаватора (табл. 6)



Таблица 6. Определение емкости ковша экскаватора:

Объем грунта в котловане, м3 

Емкость ковша экскаватора, м3 

До 500

500... 1500

1500...5000

2000...8000

6000... 11000

11000... 15000

13000...18000

Более 15000 

0,15

0,24 и 0,3

0,5

0,65

0,8 

1,0

1,25

1 1,5 



По виду и категории грунта выбирают тип ковша экскаватора. Например, для песков и супесей выбирают ковши со сплошной режущей кромкой, а для глин и суглинков — с зубьями. Из этого следует, что для разработки данного котлована подходит экскаватор с прямой лопатой с зубьями объемом 0,5 м3.

По указанным характеристикам предварительно выбирают два типа экскаваторов, отличающихся видом оборудования, емкостью ковша или тем и другим вместе (по ЕНиРЕ 2-1). Из этих экскаваторов необходимо выбрать один, имеющий наибольшую экономическую эффективность.

Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для каждого типа экскаваторов:



Табл.7 Показатели технико-экономического расчета экскаваторов.

N

Показатели

Ед. измер.

Варианты







1 марка

2 марка

1

С= 73,38

руб/смен

Э-505

Э-50-15А



Псм.выр=0,35

 м3/см







К=0,14

руб.





	2

С= 80,85

руб/смен





	

Псм.выр=0,35

 м3/см





	

К=0,18

руб. 







Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки Э-505:



 руб/смен



где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы; 

Смаш-см — стоимость машино-смены экскаватора (Смаш-см=23,78); 

Псм.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;



 м3/см



где VK — объем грунта котлована, м3; 

∑nмаш-смен — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет и с погрузкой в транспортные средства.







Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов: 



 руб.



где СОп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (СОп=16,4), руб.; 

tгод — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65 

Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта: 



 



где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15.



Определяем стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки Э-50-15А: 



 руб/смен



где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы; 

Смаш-см — стоимость машино-смены экскаватора (Смаш-см=26,2); 

Псм.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;



 м3/см



где VK — объем грунта котлована, м3; 

∑nмаш-смен — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет и с погрузкой в транспортные средства.







Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов: 



 руб.



где СОп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (СОп=20,34), руб.; 

tгод — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65 

Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта: 



 



где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15.

По наименьшим приведенным затратам для отрывки котлована лучше подходит экскаватор Э-505. 

Техническая характеристика экскаватора Э-505:

-Вместимость ковша-0,5 м3

-Длина стрелы-5,5 м

-Наибольший радиус копания-7,9 м

-Радиус копания на уровне копания-4,8 м

-Наибольшая высота копания-6,6 м

-Наибольший радиус выгрузки-7,2 м

-Наибольшая высота выгрузки-4,6 м

-Мощность-80 л.с.

-Масса-20,5 т

В качестве комплектующих машин для вывоза лишнего грунта из котлована и обеспечения совместной работы с экскаватором выбирают автосамосвалы. По ЕниРу 2-1 назначают марку автосамосвалов и их грузоподъемность.

Определяют объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора:



 м3



где Vkoв — принятый объем ковша экскаватора, м3; 

Кнап— коэффициент наполнения ковша (для прямой лопаты от-1 до 1,25); 

Кпр — коэффициент первоначального разрыхления грунта (по ЕниР 2-1)

Определяют массу грунта в ковше экскаватора:



 т



где γ – объемная масса грунта по ЕниР 2-1 

Количество ковшей грунта, загружаемых в казов автосамосвала:







где П – грузоподъемность автосамосвала 

Определяют объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов самосвала:



 м3



Подсчитываем продолжительность одного цикла работы автосамосвала:




 мин



где tп — время погрузки грунта, мин; 

L — расстояние транспортировки грунта, км; 

Vг — средняя скорость автосамосвала в загруженном состоянии, км/ч (Vг=19); 

Vn — средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии (25… 30 км/ч); 

tр — время разгрузки (ориентировочно—1…2 мин); 

tм — время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой (ориентировочно, 2…3 мин), 



tn=VHBp=5,74*2,1=12,05 мин



Нвр — норма машинного времени по ЕниРЕ 2-1 для погрузки экскаватором 100 м3 грунта в транспортные средства в мин).

Требуемое количество автосамосвалов составит:







Число N округляют до ближайшего меньшего целого числа, учитывая перевыполнение сменного задания при работе экскаватора.



Табл. 8 Ведомость транспорта

N

Наименование транспорта

Грузоподъем-

ность, т

Количество ковшей в кузове шт.

Количество

шт.

1

КрАЗ-222

10

14

5



Выбор комплектов машин для разработки грунта в траншее:

Для разработки грунта в широких траншеях применяется прямая лопата или обратная лопата, для узких (шириной понизу до 3 м) траншей и ям под отдельные фундаменты одноэтажных промышленных зданий — обратная лопата. В зависимости от объема грунта в траншее определяют емкость ковша экскаватора (табл. 6)

По виду и категории грунта выбирают тип ковша экскаватора. Например, для песков и супесей выбирают ковши со сплошной режущей кромкой, а для глин и суглинков — с зубьями. Из этого следует, что для разработки данной траншеи подходит экскаватор с обратной лопатой с зубьями объемом 0,65 м3.

По указанным характеристикам предварительно выбирают два типа экскаваторов, отличающихся видом оборудования, емкостью ковша или тем и другим вместе (по ЕНиРЕ 2-1). Из этих экскаваторов необходимо выбрать один, имеющий наибольшую экономическую эффективность.

Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для каждого типа экскаваторов:



Табл.9 Показатели технико-экономического расчета экскаваторов.

N

Показатели

Ед. измер.

Варианты







1 марка

2 марка

1

С= 58,09

руб/смен

ЭО-4321

ЭО-5122



Псм.выр=0,625

 м3/см







К=0,14

руб.





	2

С= 73,68

руб/смен





	

Псм.выр=0,625

 м3/см





	

К=0,18

руб. 







Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки ЭО-4321:



 руб/смен


где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы; 

Смаш-см — стоимость машино-смены экскаватора (Смаш-см=33,62); 

Псм.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;



 м3/см



где VK — объем грунта котлована, м3; 

∑nмаш-смен — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет.







Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов: 



 руб.



где СОп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (СОп=28,75), руб.; 

tгод — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65 

Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта: 



 



где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15.

Определяем стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки ЭО-5122: 



 руб/смен



где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы; 

Смаш-см — стоимость машино-смены экскаватора (Смаш-см=42,64); 

Псм.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;



 м3/см



где VK — объем грунта котлована, м3; 

∑nмаш-смен — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет и с погрузкой в транспортные средства.



Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов: 



 руб.



где СОп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (СОп=37,34), руб.; 

tгод — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65 

Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта: 



 



где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15.

По наименьшим приведенным затратам лучше подходит экскаватор 

ЭО-4321 для отрывки траншеи.

Техническая характеристика экскаватора ЭО-4321:

-Вместимость ковша-0,65 м3

-Наибольший радиус копания-8,95 м

-Наибольшая глубина копания-5,5 м

-Наибольшая высота выгрузки-5,6 м

-Мощность-80 л.с.

-Масса-19,2 т



6. Технология и организация строительного производства



а) Срезка растительного слоя.

Срезка растительного слоя будет выполнена бульдозером Д3-35С по одному следу на глубину 25см.

б) Рыхление грунта.

Рыхление грунта в выемке для последующей его разработки скрепером будет производится бульдозером Д3-35С, параллельными проходками. 

в) Планировка площадок скреперам.

Скрепер как землеройно-транспортная машина может выполнять следующие операции: послойную разработку грунта с одновременным наполнением ковша, транспортирование набранного грунта и укладку слоями заданной толщины. Скреперы широко применяют в планировочных работах.

При планировке площадок скреперами применяется следующая схем разработки грунта: через полосу. 

Наиболее эффективными являются разработки проходками через полосу и ребристо-шахматной. Разработка последовательной проходкой не рациональна из-за потерь грунта в виде боковых валиков.

При разработки плотных грунтов для улучшения наполнения ковша скрепера применяют предварительное рыхление.

Самоходные скреперы набирают грунт с помощью трактора –толкача. Тракторы-толкачи рационально использовать также при работе прицепных скреперов группами.

При планировки площадки наиболее рациональными являются следующие схемы движения скреперов: эллиптическая, восьмеркой и спиральная.

Производительность скрепера при движении по восьмерке и по спиральной схеме выше, чем при эллиптической схеме.

По эллиптической схеме работают в случае, если полная длина срезки превышает длину пути для наполнения ковша, и в случае, когда толщина срезки превышает глубину резания скрепера. В этом случае скрепер движется по замкнутой кривой и проходит по одному следу несколько раз.

Скрепер срезает грунт сразу на всю ширину выемки при движении по спирали и в случае, когда срезка ведется последовательно ярусами.

При значительно протяженных вдоль нулевой линии площадках применять схему восьмерка, по этой схеме и будет разрабатываться грунт скрепером Д3-32. 

г) Послойное уплотнение насыпного грунта. 

Искусственное уплотнение грунтов производят для повышения устойчивости, уменьшения осадки и улучшения водонепроницаемости земляного сооружения. Требуемая плотность грунта в сооружении выражается средней плотностью скелета грунта или коэффициентом уплотнения, величина которого устанавливается в зависимости от назначения сооружения и физико-механических свойств укладываемых грунтов.

Уплотнение грунта в насыпях и при вертикальной планировке площадок рекомендуют производить укаткой, так как этим способом можно уплотнять любые грунты.

При уплотнении грунтов необходимо соблюдать следующие условия: производительность грунтоуплотняющих машин должна соответствовать производительности землеройных и транспортных средств; толщина отсыпаемого слоя не должна превышать величин, указанных в технологических характеристиках грунтоуплотняющих машин; каждый последующий ход катка во избежание пропусков в уплотнении должен перекрывать предыдущий от 0,1 до 0,2 метра.

Уплотнение грунтов насыпей и обратных засыпок выполняют слоями одинаковой толщины. Толщину уплотняемых слоев назначают в зависимости от условий производства работ, вида грунтов и типа применяемых уплотняющих машин.

Планировку площадки, размеры которых достаточны для поворотов катка, будем разрабатывать применяя схему движения катка по замкнутому кругу. В проекте используется виброкаток Д-480

д) Понижение уровня грунтовых вод.

Разработку грунта ниже горизонта грунтовых вод производят с применением искусственного понижения уровня грунтовых вод.

При значительном притоке грунтовых вод рекомендуют использовать метод искусственного понижения уровня грунтовых вод с помощью иглофильтровых установок, которые по периметру котлована вбиваются в грунт, как показано в графической части проекта. В проекте использованы иглофильтры ЛИУ-5. 

Количество иглофильтров вычисляется по формуле:








д) Разработка котлована экскаватором, оборудованным прямой лопатой. 

При устройстве котлованов число проходок и их параметры устанавливают расчетом с обеспечением наименьших затрат времени и выполнения рабочего цикла экскавации. 

Высота забоя должна быть не более максимальной высоты резания и не менее размера, обеспечивающего наполнение ковша.

Наименьшая высота забоя равна 1,5 м (по табл. 1.2 «ТСП» Хамзин С.К.)

Ширина забоя определяется по формуле: 



 м



 м



где ln – Длина передвижки экскаватора равная 0,75 длины стрелы экскаватора

R – Наибольший радиус копания (для экскаватора Э-505 =7,9 м)

Rоп – Оптимальный радиус резания

Вышло, что котлован шириной больше 3,5R, поэтому целесообразно котлован разрабатывать боковой проходкой. Организация разработки грунта боковой проходкой с погрузкой его в транспортные средства позволяет наиболее полно использовать рабочие параметры экскаватора и повысить его выработку за счет уменьшения угла поворота стрелы при разгрузке.

Максимальная ширина каждой боковой проходки равна:










где В1 – Ширина проходки по низу

Rст – Радиус резания на уровне стоянки экскаватора (для Э-505=4,8)

Отсюда ширина забоя равна 1,21R, поэтому при разработке котлована экскаватор устанавливают ближе к одному из откосов выемки таким образом, чтобы между его противовесом и откосом выемки во всех положениях поворотной платформы оставалось расстояние в 1 метр, а самосвалы для погрузки грунта подают параллельно оси перемещения экскаватора вдоль другого откоса.

Для установки экскаватора в забой, въезда и выезда автотранспорта устраиваются траншеи с уклоном 0,1-0,15, ширину которой принимают от 3 до 3,5 при одностороннем движении и от 7 до 7,5 м при двустороннем.

е) Разработка траншеи экскаватором, оборудованным обратной лопатой. 

При разработке траншеи эффективней применять лобовую проходку.

Максимальная ширина лобовой проходки по верху равна:







где Rmax – Наибольший радиус резания (для ЭО-4321=8,95)

lп – Длина передвижки экскаватора 

R – наибольший радиус выгрузки (для ЭО-4321=8)

b – Ширина отвала

Экскаватор ставится по оси траншеи, при этом места для размещения отвала грунта с одной стороны будет достаточно.

Размеры отвала определяют:



 м

 м


где Fтр – Площадь поперечного сечения траншеи

Кпр - Коэффициент первоначального разрыхления грунта 

h+0.5 больше максимальной высоты выгрузки экскаватора, поэтому ширина отвала по верху равна:



 м



Ширина отвала по низу:



 м



7. Калькуляция трудозатрат и заработная плата



Табл.10 Калькуляция трудозатрат и заработная плата:

N

Наимено-

вание

работ

Ед.

работ

Объем

работ

§ЕНиР

Трудоемкость,

чел/ч

Зар. плата

Состав

звена











Ед.

работ

Весь объем

Ед.

Раб.

Весь

объем



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Срезка раститель

ного слоя

1000м2

420

Е2-1-5

0,6

252

63,6

26712

Машинист 

6 разр.

2

Рыхление

грунта

100

м3

2091,5

Е2-1-1

0,5

1045,7

5,3

11085

Машинист 

6 разр. 

3

Разработ-

ка и перемещение грунта

100

м3

2091,5

Е2-1-21

3,02

6316,3

77,6

162300

Тракторист 

6 разр.

4

Послой-

ное уп-

лотнение грунта

100

м3

2111,5

Е2-1-33

3,96

8361,5

60,1

126901

Машинист 

5 разр.

5

Разработ

ка котлована

а)с погр. в т.с. 

б)навым.







100

м3

100

м3 







45



3,135

Е2-1-11











2,1



1,7







94,5



5,33 







23



80







1035



250,8 

Машинист 

6 разр.

6

Разработ

ка ртаншеи

100

м3

8,16

Е2-1-13

1,6

13,06

70

571,2

Машинист 

6 разр. 























8. Составление календарного плана производства работ



Календарный план производства работ является документом, в котором увязывают все процессы по срокам выполнения и технологической зависимости друг с другом. Форма заполнения календарного плана приведена в табл. 5 графической части курсового.

Календарный план состоит из расчетной и графической частей. Расчетная часть представляет собой табличную форму, а в графической показывают взаимоувязанный график работы машин и механизмов. Расчетную часть таблицы заполняют исходя из учета общего срока производства работ по заданию. Графы с 1-й и 4-ю заполняют по ведомости объемов и трудоемкости работ. 

Повышение коэффициента использования комплекта машин по времени, сокращение их простоя обеспечивают применением прицепных механизмов и навесного оборудования к тракторам-тягачам одной марки. С этой же целью применяют экскаваторы с одинаковым объемом ковша для разработки грунта в планировочной выемке и в котловане.

Работы по обратной засыпке пазух бульдозером и послойному трамбованию этого грунта выполняют совместно, поэтому продолжительность работ принимают одинаковой. Время работы бульдозера определяют в сменах и делят трудоемкость работ по трамбованию грунта на это время, определяя тем самым количество рабочих, занятых на трамбовании грунта. 

При назначении общего количества бульдозеров определяют последовательность работ таким образом, чтобы часть бульдозеров в комплекте использовать для рыхления грунта в выемке, обратной засыпки пазух, уплотнения грунта в насыпи при работе с катками, окончательной планировки строительной площадки. Трактор, используемый в качестве тягача прицепного скрепера, при необходимости используют для рыхления или уплотнения грунта, оборудовав его соответствующими навесными или прицепными механизмами.

Работы по рыхлению, перемещению, разравниванию и уплотнению грунта выполняют послойно. К работам с очередным слоем приступают только после окончания работ с предыдущим слоем грунта. Рыхление одного слоя грунта выполняют на глубину от 0,2 до 0,3 м, поэтому рыхление и все последующие указанные процессы выполняют несколько раз в зависимости от общей высоты планировочной выемки и насыпи. Такую взаимосвязь работ отражают в графической части календарного плана.

Заполнение гр. с 5-й по 9-ю выполняют в процессе оптимизации графической части календарного плана работ, который вычерчивают на миллиметровой бумаге и приводят в графической части.



9. Техника безопасности при производстве земляных работ



1.1. Организация работ

1.1.1. При выполнении земляных и других работ, связанных с размещением рабочих мест в выемках и траншеях, необходимо предусматривать мероприятия по предупреждению воздействия на работников опасных факторов (обрушающиеся горные породы; падающие предметы; движущиеся машины и их рабочие органы; расположение рабочего места вблизи перепада по высоте 1,3 м и более; повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека; химически опасные и вредные производственные факторы).

1.1.2. При наличии опасных и вредных производственных факторов, безопасность земляных работ должна обеспечиваться на основе выполнения (ПОС, ППР и др.) решений по охране труда (определение безопасной крутизны откосов котлованов, с учетом нагрузки от машин и грунта; определение конструкции крепления стенок котлованов; выбор типов машин; дополнительные мероприятия по контролю и обеспечению устойчивости откосов в связи с сезонными изменениями; определение мест установки и типов ограждений котлованов, лестниц для спуска работников.

1.1.3. С целью исключения размыва грунта, образования оползней, обрушения стенок выемок в местах производства земляных работ до их начала необходимо обеспечить отвод поверхностных и подземных вод. Место производства работ должно быть очищено от валунов, деревьев, строительного мусора.

1.1.4. Производство земляных работ в охранной зоне кабелей высокого напряжения, газопровода, других коммуникаций, на участках с возможным патогенным заражением почвы необходимо осуществлять по наряду-допуску после получения разрешения от организации, эксплуатирующей эти коммуникации или органа санитарного надзора. Производство этих работ следует осуществлять под непосредственным наблюдением руководителя работ, работников организаций, эксплуатирующих эти коммуникации.

1.1.5. Разработка грунта в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций допускается только при помощи лопат, без помощи ударных инструментов. Применение землеройных машин в местах пересечения выемок с действующими коммуникациями, не защищенными от механических повреждений, разрешается по согласованию с организациями - владельцами коммуникаций. 

1.1.6. В случае обнаружения в процессе производства земляных работ не указанных в проекте коммуникаций или взрывоопасных материалов земляные работы должны быть приостановлены, до получения разрешения соответствующих органов.

1.2. Организация рабочих мест

1.2.1. При размещении рабочих мест в выемках их размеры должны обеспечивать размещение конструкций и проходы к рабочим местам шириной не менее 0,6 м.

1.2.2. Выемки, разрабатываемые на улицах, во дворах должны быть ограждены защитными ограждениями с учетом требований Госстандарта. На ограждении необходимо устанавливать предупредительные надписи, а в ночное время — сигнальное освещение.

1.2.3. Для прохода людей через выемки должны быть устроены переходные мостики в соответствии с требованиями СНиП 12-03 (трапы или маршевые лестницы) шириной не менее 0,6 м с ограждениями или приставные лестницы (не более 5 м). 

1.2.4. Конструкция крепления вертикальных стенок выемок глубиной до 3 м в грунтах естественной влажности должна быть выполнена по типовым проектам. При большей глубине и сложных гидрогеологических условиях крепление должно быть выполнено по индивидуальному проекту.

1.2.5. При установке креплений верхняя часть их должна выступать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.

1.2.6. Перед допуском работников в выемки глубиной более 1,3 м ответственным лицом проверяется состояние откосов, надежность крепления стенок выемки.

1.2.7. Допуск работников в выемки с откосами, подвергшимися увлажнению, разрешается только после тщательного осмотра лицом, ответственным за обеспечение безопасности производства работ, состояние грунта откосов и обрушение неустойчивого грунта в местах, где обнаружены "козырьки" или трещины (отслоения).

1.3. Порядок производства работ

1.3.1. Устанавливать крепления необходимо в направлении сверху вниз по мере разработки выемки на глубину не более 0,5 м.

1.3.2. Разрабатывать грунт в выемках "подкопом" не допускается. Извлеченный грунт необходимо размещать на расстоянии не менее 0,5 м от бровки выемки.

1.3.3. При разработке выемок в грунте одноковшовым экскаватором высота забоя должна определяться ППР так, чтобы не образовывались "козырьки" из грунта.

1.3.4. При работе экскаватора не разрешается производить другие работы со стороны забоя и находиться в радиусе действия экскаватора плюс 5 м.

1.3.5. Односторонняя засыпка пазух допускается в соответствии с ППР после осуществления мероприятий, обеспечивающих устойчивость конструкции.

1.3.6. Автомобили-самосвалы при разгрузке на насыпях и при засыпке выемок следует устанавливать не ближе I м от бровки откоса; разгрузка с эстакад, не имеющих защитных брусьев, запрещается. Места разгрузки определяться регулировщиком.

1.3.7. Запрещается разработка грунта бульдозерами и скреперами при движении на подъем или под уклон, с углом наклона более указанного в паспорте машины.

1.3.8. Не допускается присутствие работников и других лиц на участках, где выполняются работы по уплотнению грунтов свободно падающими трамбовками, ближе 20 м от базовой машины.



10. Определение технико-экономических показателей проекта



Технико-экономические показатели определяют на основании данных калькуляции затрат труда строительных процессов (табл. 10).

Подлежат определению следующие показатели: общий объем разработки грунта в м3; общая трудоемкость работ в чел-ч; общая продолжительность работ в днях; суммарная плата в руб; выработка на 1 рабочего в смену в м3/чел.-см; ; выработка на 1 рабочего в смену в руб./чел.-см.

При определении технико-экономических показателей особое внимание обращают на определение сменной выработки комплектов землеройных и землеройно-транспортных машин, а также—'Стоимости разработки 1 м3 грунта того или иного процесca B курсовой работе к таким процессам могут относиться: разработка грунта в котловане экскаватором с погрузкой в транспортные средства и вывозом автосамосвалами в планировочную насыпь или в отвал; разработка грунта экскаватором в карьере с подвозкой автосамосвалами в планировочную насыпь недостающего грунта, его разравнивание и уплотнение; обратная засыпка пазух сооружения бульдозером с уплотнением грунта пневмотрамбовками; гуртование грунта бульдозером, разработка его экскаватором с погрузкой в транспортные средства и вывоз автосамосвалами со строительной площадки в отвал; выполнение всего объема планировочных работ на строительной площадке.

Студент определяет технико-экономические показатели по одному виду работ и одному строительному процессу.

Для вида работы расчеты производят следующим образом: определяют сменную выработку машины в каком-либо виде работ (или процессе) путем деления общего объема разработанного грунта на продолжительность выполнения работы (процесса) в сменах по данным календарного плана, определяют стоимость разработки 1 м3 грунта путем деления стоимости машино-смены на сменную выработку машины.

Для комплексного процесса, в котором участвуют несколько строительных машин, определяют стоимость эксплуатации каждой машины путем умножения стоимости машино-смены на соответствующую продолжительность работ в сменах (из календарного плана); определяют стоимость эксплуатации всего комплекта машин путем суммирования стоимостей эксплуатации отдельных машин; подсчитывают стоимость разработки 1 м3 грунта делением стоимости эксплуатации комплекта машин на общий объем грунта, разработанный этим комплектом (из календарного плана) 



Табл. 11 Технико-экономические показатели при рыхлении грунта в выемке:

N

Наименование показателя

Ед.

измерения

Формула подсчета

Величина показателя

Примечание

1

Общий объем разраб. грунта

м3

∑V

209156

Из табл. 1

2

Общая трудоемкость разраб. грунта 

Чел.-см

∑Тр/8,2

127,5

Из табл. 9

3

Суммарная плата

Руб.

∑Зп

11085

Из табл. 9 

4

Выработка на 1 рабочего в смену

м3/чел.-см

∑V/∑Тр 

200,01

СНиП 2-1

5

Выработка на 1 рабочего в смену

Руб./чел.-см

∑Зп/∑Тр

10,6

СНиП 2-1

6

Общая продолжитель-

ность земляных работ

дн.

По календ. плану



См. календ. план




Список литературы



1. «Технология строительного производства» С. К. Хамзин А. К. Карасев

2. ЕНиР сборник Е2 выпуск 1 «Механизированные и ручные земляные работы»

3. СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве»