Определение объемов земляных работ. Отвод поверхностных и грунтовых вод. Создание геодезической разбивочной основы. Расчет размеров выемок. Проектирование технологической схемы разработки котлована. Технико-экономическая оценка экскаваторных работ.
Возведение зданий и сооружений складывается из ряда строительных работ, которые подразделяются на отдельные процессы.
При этом выполнение строительных работ осуществляется в определенной технологической последовательности: подготовительные работы, производство работ подземной части или так называемый нулевой цикл, возведение надземной части, отделочные работы и благоустройство территории.
Возводимые в настоящее время здания и сооружения становятся с каждым годом все сложнее, что повышает требования к их основаниям и фундаментам. Строительная практика показывает, что именно в области фундаментостроения в наибольшей мере скрыты резервы повышения эффективности и качества строительных работ.
Работы нулевого цикла при возведении зданий и сооружений включают в себя земляные работы и устройство фундаментов, на долю которых приходится 15% трудовых и до 40% общих затрат времени.
Земляные сооружения на объектах всех видов строительства, отличающиеся по назначению, параметрам и предъявляемым к ним требованиям, возводятся в разных грунтовых, климатических, сезонных условиях. Это обуславливает многообразие технологических способов и разновидностей средств механизации, применяемых на земляных работах.
Наиболее часто под здание или сооружение разрабатывают котлованы или траншеи с использованием комплекта машин: одноковшового экскаватора, самосвала, бульдозера, катка.
1. Производство земляных работ
В состав работ по возведению земляных сооружений входят подготовительные и основные процессы.
1.1 Подготовительные процессы земляной котлован геодезический экскаваторный
К подготовительным относят процессы по очистке территории, сносу зданий, снятию растительного слоя грунта, отводу поверхностных вод и геодезической разбивке земляных сооружений.
1.1.1 Расчистка территории
При расчистке территории пересаживают зеленые насаждения, если их используют в дальнейшем, защищают их от повреждений, корчуют пни, очищают площадку от кустарника, сносят или разбирают ненужные строения, снимают плодородный слой почвы.
Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обносят общей оградой. Стволы отдельно стоящих деревьев, попадающих в зону производства работ, предохраняют от повреждений, покрывая их отходами пиломатериалов. Отдельно стоящие кусты пересаживают. Деревья и кустарники, пригодные для озеленения, должны быть выкопаны или пересажены в специально отведенную охранную зону.
Деревья валят с помощью механических или электрических пил, тракторами. Тракторами с трелевочно-корчевальными лебедками или бульдозерами с высоко поднятыми отвалами валят деревья с корнями и корчуют пни. Отдельные пни, не поддающиеся корчевке, расщепляют взрывом. Кусторезами расчищают территорию от кустарника. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубьями-рыхлителями на отвале, корчеватели-собиратели. Кусторез является сменным оборудованием к гусеничному трактору.
Сразу же после уборки территории от пней и стволов деревьев выбирают обрывки корней из растительного слоя параллельными переходами корчевателей с уширенными отвалами. Изъятые корни и остатки от разделки деревьев удаляют с расчищаемой территории в специально отведенные места для последующего вывоза или сжигания.
Деревянные неразборные, каменные и бетонные строения сносят посредством разламывания и обрушения или сжигания деревянных строений на месте!
Перед обрушением вертикальных частей строения снимают верхние покровные элементы. Вертикальные части строения для предотвращения разброса обломков по площади следует обрушать внутрь. Для обрушения строений применяют автокраны или краны-экскаваторы, оборудованные в качестве ударного элемента металлическим шаром, масса которого не превышает половины грузоподъемности механизма при наибольшем вылете крюка. В отдельных случаях для предварительного ослабления строений применяют взрыв.
Возможность сжигания на месте деревянного строения или лома от его разборки предварительно согласовывают с местными Советами народных депутатов, пожарной и санитарной инспекциями.
Деревянные разборные строения разбирают, отбраковывая сборные элементы для последующего их использования. При разборке каждый отделяемый сборный элемент должен предварительно раскрепляться и занимать устойчивое положение.
Монолитные железобетонные и металлические строения разбирают по специально разработанной схеме сноса, обеспечивающей устойчивость строения в целом. Членение на блоки разборки начинают со вскрытия арматуры. Затем блок закрепляют, после чего режут арматуру и обламывают блок. Металлические элементы срезают после раскрепления. Наибольшая масса железобетонного блока разборки или металлического элемента не должна превышать половины грузоподъемности кранов при наибольшем вылете крюка.
Сборные железобетонные строения разбирают по схеме сноса, обратной схеме монтажа. Перед началом изъятия элемент освобождают от связей. Сборные железобетонные конструкции, не поддающиеся поэлементному разделению, расчленяют как м
Введение
Возведение зданий и сооружений складывается из ряда строительных работ, которые подразделяются на отдельные процессы.
При этом выполнение строительных работ осуществляется в определенной технологической последовательности: подготовительные работы, производство работ подземной части или так называемый нулевой цикл, возведение надземной части, отделочные работы и благоустройство территории.
Возводимые в настоящее время здания и сооружения становятся с каждым годом все сложнее, что повышает требования к их основаниям и фундаментам. Строительная практика показывает, что именно в области фундаментостроения в наибольшей мере скрыты резервы повышения эффективности и качества строительных работ.
Работы нулевого цикла при возведении зданий и сооружений включают в себя земляные работы и устройство фундаментов, на долю которых приходится 15% трудовых и до 40% общих затрат времени.
Земляные сооружения на объектах всех видов строительства, отличающиеся по назначению, параметрам и предъявляемым к ним требованиям, возводятся в разных грунтовых, климатических, сезонных условиях. Это обуславливает многообразие технологических способов и разновидностей средств механизации, применяемых на земляных работах.
Наиболее часто под здание или сооружение разрабатывают котлованы или траншеи с использованием комплекта машин: одноковшового экскаватора, самосвала, бульдозера, катка.
1. Производство земляных работ
В состав работ по возведению земляных сооружений входят подготовительные и основные процессы.
1.1 Подготовительные процессы земляной котлован геодезический экскаваторный
К подготовительным относят процессы по очистке территории, сносу зданий, снятию растительного слоя грунта, отводу поверхностных вод и геодезической разбивке земляных сооружений.
1.1.1 Расчистка территории
При расчистке территории пересаживают зеленые насаждения, если их используют в дальнейшем, защищают их от повреждений, корчуют пни, очищают площадку от кустарника, сносят или разбирают ненужные строения, снимают плодородный слой почвы.
Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обносят общей оградой. Стволы отдельно стоящих деревьев, попадающих в зону производства работ, предохраняют от повреждений, покрывая их отходами пиломатериалов. Отдельно стоящие кусты пересаживают. Деревья и кустарники, пригодные для озеленения, должны быть выкопаны или пересажены в специально отведенную охранную зону.
Деревья валят с помощью механических или электрических пил, тракторами. Тракторами с трелевочно-корчевальными лебедками или бульдозерами с высоко поднятыми отвалами валят деревья с корнями и корчуют пни. Отдельные пни, не поддающиеся корчевке, расщепляют взрывом. Кусторезами расчищают территорию от кустарника. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубьями-рыхлителями на отвале, корчеватели-собиратели. Кусторез является сменным оборудованием к гусеничному трактору.
Сразу же после уборки территории от пней и стволов деревьев выбирают обрывки корней из растительного слоя параллельными переходами корчевателей с уширенными отвалами. Изъятые корни и остатки от разделки деревьев удаляют с расчищаемой территории в специально отведенные места для последующего вывоза или сжигания.
Деревянные неразборные, каменные и бетонные строения сносят посредством разламывания и обрушения или сжигания деревянных строений на месте!
Перед обрушением вертикальных частей строения снимают верхние покровные элементы. Вертикальные части строения для предотвращения разброса обломков по площади следует обрушать внутрь. Для обрушения строений применяют автокраны или краны-экскаваторы, оборудованные в качестве ударного элемента металлическим шаром, масса которого не превышает половины грузоподъемности механизма при наибольшем вылете крюка. В отдельных случаях для предварительного ослабления строений применяют взрыв.
Возможность сжигания на месте деревянного строения или лома от его разборки предварительно согласовывают с местными Советами народных депутатов, пожарной и санитарной инспекциями.
Деревянные разборные строения разбирают, отбраковывая сборные элементы для последующего их использования. При разборке каждый отделяемый сборный элемент должен предварительно раскрепляться и занимать устойчивое положение.
Монолитные железобетонные и металлические строения разбирают по специально разработанной схеме сноса, обеспечивающей устойчивость строения в целом. Членение на блоки разборки начинают со вскрытия арматуры. Затем блок закрепляют, после чего режут арматуру и обламывают блок. Металлические элементы срезают после раскрепления. Наибольшая масса железобетонного блока разборки или металлического элемента не должна превышать половины грузоподъемности кранов при наибольшем вылете крюка.
Сборные железобетонные строения разбирают по схеме сноса, обратной схеме монтажа. Перед началом изъятия элемент освобождают от связей. Сборные железобетонные конструкции, не поддающиеся поэлементному разделению, расчленяют как монолитные.
Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с застраиваемых площадей, срезают и перемещают в специально выделенные места, где складируют для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки для озеленения. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем, от загрязнения, размыва и выветривания.
Строительная площадка должна быть ограждена либо обозначена соответствующими знаками и надписями.
1.1.2 Отвод поверхностных и грунтовых вод
Поверхностные воды образуются из атмосферных осадков (ливневые и талые воды). Различают поверхностные воды «чужие», поступающие с повышенных соседних участков, и «свои», образующиеся непосредственно на строительной площадке.
Территория площадки должна быть защищена от поступления «чужих» поверхностных вод, для чего их перехватывают и отводят за пределы площадки. Для перехвата вод делают нагорные канавы или обвалование вдоль границ строительной площадки в повышенной ее части (Рисунок 1). Для предотвращения быстрого заиливания продольный уклон водоотводных канав должен быть не менее 0,003.
«Свои» поверхностные воды отводят приданием соответствующего уклона при вертикальной планировке площадки и устройством сети открытого или закрытого водостока.
Каждый котлован и траншея, являющаяся искусственными водосборниками, к которым активно притекает вода во время дождей и таяния снега, должны быть защищены водоотводными канавами ими обвалованием с нагорной стороны.
Рисунок 1. - Защита площадки от поступления поверхностных вод
В случаях сильного обводнения площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта площадку осушают с помощью открытого или закрытого дренажа. Открытый дренаж устраивают обычно в виде канав глубиной до 1,5 м, отрываемых с пологими откосами (1:2) и необходимыми для течения воды продольными уклонами. Закрытый дренаж - это обычно траншеи с уклонами в сторону сброса воды, заполняемые дренирующим материалом (щебень, гравий, крупный песок). При устройстве более эффективных дренажей на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы - керамические, бетонные, асбестоцементные, деревянные (Рисунок 2).
Рисунок 2 -Защита закрытого дренажа для осушения территории
Такие дренажи собирают и отводят воду лучше, так как скорость движения воды в трубах выше, чем в дренирующем материале. Закрытые дренажи должны быть заложены ниже уровня промерзания грунта и иметь продольный уклон не менее 0,005 [1, стр.59]
На стадии подготовки площадки к строительству должна быть создана геодезическая разбивочная основа, служащая для планового и высотного обоснования при выносе проекта подлежащих возведению зданий и сооружений на местность, а также (в последующем) геодезического обеспечения на всех стадиях строительства и после его завершения.
Геодезическую разбивочную основу для определения положения объектов строительства в плане создают преимущественно в виде: строительной сетки, продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности основных зданий и сооружений и их габарит, для строительства предприятий и групп зданий и сооружений;
красных линий (или других линий регулирования застройки), продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности и габарит здания, для строительства отдельных зданий в городах и поселках.
Строительную сетку выполняют в виде квадратных и прямоугольных фигур, которые подразделяют на основные и дополнительные (Рисунок 3). Длина сторон основных фигур сетки 200 - 400 м, а дополнительных - 20 … 40 м.
Строительную сетку обычно проектируют на строительном генеральном плане, реже - на топографическом плане строительной площадки. При проектировании сетки определяют местоположение пунктов сетки на стройгенплане (топографическом плане), выбирают способ предварительной разбивки сетки и закрепления пунктов сетки на местности.
Рисунок 3 - Строительная сетка
При проектировании строительной сетки должны быть: - обеспечены максимальные удобства для выполнения разбивочных работ;
- основные возводимые здания и сооружения расположены внутри фигур сетки;
- линии сетки параллельны основным осям возводимых зданий и расположены по возможности ближе к ним;
- обеспечены непосредственные линейные измерения по всем сторонам сетки;
- пункты сетки расположены в местах, удобных для угловых измерений с видимостью на смежные пункты, а также в местах, обеспечивающих их сохранность и устойчивость.
Высотное обоснование на строительной площадке обеспечивается высотными опорными пунктами - строительными реперами. Обычно в качестве строительных реперов используют опорные пункты строительной сетки и красной линии. Высотная отметка каждого строительного репера должна быть получена не менее чем от двух реперов государственной или местного значения геодезической сети.
Создание геодезической разбивочной основы является функцией заказчика. Он должен не менее чем за 10 дней до начала строительно-монтажных работ передать подрядчику техническую документацию на геодезическую разбивочную основу и на закрепленные на строительной площадке пункты и знаки этой основы, в том числе: - пункты строительной сетки, красные линии;
- оси, определяющие положение и габарит зданий и сооружении в плане, закрепленные минимум двумя створными знаками у каждого отдельно размещаемого здания или сооружения.
В процессе строительства необходимо следить за сохранностью и устойчивостью знаков геодезической разбивочной основы, что осуществляет строительная организация. [1, стр.60]
1.1.3 Разбивка земляных сооружений
Разбивка сооружений состоит в установлении и закреплении их положения на местности. Разбивку осуществляют с помощью геодезических инструментов и различных измерительных приспособлений.
Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местности (в соответствии с проектом) створными знаками основных рабочих осей, в качестве которых обычно принимают главные оси здания I-I и II-II (Рисунок 4, а). После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2-3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устанавливают обноску (Рисунок 4, б).
Обноска разового использования (Рисунок 4, в) состоит из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок. Доска должна быть толщиной не менее 40 мм, иметь обрезную грань, обращенную кверху, и опираться не менее чем на три столбика. Более совершенной является инвентарная металлическая обноска (Рисунок 4, г). Для пропуска транспортных средств в обноске должны быть разрывы. При значительном уклоне местности обноску делают с уступами.
Рисунок 4 - Схема разбивки котлованов и траншей: а - схема разбивки котлована: б - схема обноски: в - элементы обноски разового использования; г - инвентарная металлическая обноска: д - схема разбивки траншеи; I-I и II-II - главные оси здания; III-III - оси стен здания; 1 - границы котлована; 2 - обноска; 3 - проволока (причалка); 4 - отвесы; 5 - доска; 6 - гвоздь; 7 - стойка
На обноску переносят основные разбивочные оси и начиная от них размечают все остальные оси здания. Все оси закрепляют на обноске гвоздями или пропилами и нумеруют. На металлической обноске оси закрепляют краской. Размеры котлована поверху и по низу, а также другие характерные его точки отмечают хорошо видимыми колышками или вехами. После возведения подземной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь. [4, стр. 5]
1.2 Определение объемов земляных работ
1.2.1 Расчет размеров выемок
Технологическое проектирование производства земляных работ начинаем с определения линейных размеров в плане и разрезе необходимого земляного сооружения - котлована или траншеи.
Котлован под фундамент разрабатываем в том случае, если размеры подошвы фундаментов велики, а ширина пролетов более 18 м, т.е. целесообразна сплошная разработка грунта.
Если размеры пролетов более 18 м, то с целью сокращения объемов земляных работ целесообразно разрабатывать траншеи под фундамент.
Котлованы и траншеи разрабатывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами), с креплением или без них.
Котлован и траншеи с вертикальными стенками устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод и глубине в пределах 1…2 м.
Котлованы и траншеи с откосами разрабатывают при глубине, превышающей допустимые пределы возведения их с вертикальными стенками [СНИП 3.02.01-87] и когда устройство креплений экономически нецелесообразно. Крутизну откосов принимаем по Таблице 1.
Таблица 1. - Значения коэффициентов откосов (СНИП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве»)
Виды грунтов Крутизна откосов при глубине выемки до
1,5 м 3,0 м 5,0 м
Насыпные и неуплотненные 1:0.67 1:1 1:1.25
Песчаные и гравийные 1:0.5 1:1 1:1
Супесь 1:0.25 1:0.67 1:0.85
Суглинок 1:0 1:0.5 1:0.75
Глина 1:0 1:0.25 1:0.5
Лессы и лессовидные 1:0 1:0.5 1:0.5
Линейные размеры котлована устанавливают по сетке колонн и габаритам здания в плане с учетом заданной схемы расположения, глубины заложения и размеров фундаментов под несущие конструкции. [4, стр. 6]
Основные размеры фундамента (Рисунок 5): а1 = 2,6 м - размер фундамента у основания по поперечной оси;
а2 = 3,2 м - размер фундамента у основания по продольной разбивочной оси;
в1 =1,6 м в2 = 2,1 м с1 = 0,6 м с2 = 0,8 м h - общая высота фундамента, м;
h = a b c = 0.5 0.5 2.0 = 3 м
Рисунок 5- Основные размеры фундаментного стакана
Введем обозначение размеров котлована: b - ширина котлована по низу, м;
a - длина котлована по низу, м;
b1- ширина котлована по верху, м;
a1 - длина котлована по верху, м;
H - глубина котлована, м;
B - ширина здания в плане по крайним разбивочным осям, м;
А - длина здания в плане по крайним разбивочным осям, м.
В соответствии с заданием, получаем: В = 18 12 24 10 =64 м
А = 12.8 = 96 м
При сплошной выемке грунта ширина котлована по низу определяется по формуле: b = В а2 2х, где х - минимальное расстояние от нижней кромки котлована до нижней грани фундамента, необходимое по условиям организации рабочего места при строительных работах и установке опалубки, м.
Принимаем х = 1 м, b = 64 3.2 2.1 = 69.2 м
Длину котлована по низу рассчитывают по формуле: a = А а1 2x - 2e где е = 0,5 м - расстояние от крайней поперечной разбивочной оси здания до оси фундамента (по условиям привязки). a = 96 2,6 2. 1 - 2. 0,5 = 99.6 м b1 =b 2MH где m - показатель выноса откоса, зависящий от характеристики грунта и глубины котлована.
Рисунок 6 - Показатель выноса откоса мн
В соответствии с таблицей 1, для песка получаем m = 1 b1 = 69.2 2. 3= 75.2 м
Длина котлована по верху a1 = a 2MH a1 = 99.6 2. 3 = 105.6 м
Глубина котлована (может быть принята по середине котлована)
Н = h d, где d - превышение (понижение) уровня верха котлована над верхом фундамента, м. Зависит от архитектурно-конструктивного решения подземной части здания (в нашем случае d = 0).
H = 3 0 = 3 м
В практике, чтобы не нарушать естественной плотности грунта у основания фундамента, разработка котлована на всю глубину экскаватором, как правило, не допускается. Величина допустимого недобора грунта в основании дается в таблице 2
Рисунок 7- План котлована фундамента
Рисунок 8 - Разрез котлована фундамента А - А Таблица 2 - Допустимые недоборы грунта в основании при разработке котлованов одноковшовыми экскаваторами
Рабочее оборудование экскаватора Вместимость ковша экскаватора, м3
Объем котлована, имеющего вынос откоса и площадь по основанию в виде прямоугольника, а поперечное и продольное сечения - трапеции, рассчитывают по формуле [7, стр.10]:
Объем выемки грунта бульдозером в ходе зачистки дна котлована определяют по формуле:
где ?hб - недобор грунта после экскаваторных работ. Учитывая, что объем котлована достаточно велик, принимаем ?hб =15см.
1.2.3 Расчет пандуса
Определим объем выемки грунта при устройстве пандуса. Длину пандуса по верху находим по формуле
Lп = h. ctg ?п =3. 5 = 15 м
, где bп - ширина пандуса, H - глубина котлована;
Конечный объем грунта, подлежащий разработке бульдозером, будет равен
Vб =1033.85 135 =1168.85 м3 (1.12)
1.2.4 Объем ручной зачистки
Дно котлована в пределах площади основания каждого фундамента дополнительно зачищают вручную. Объем такой зачистки Vp определяют по формуле
Vp = 1,1 (?NФ SФI) ? hp 10-2, где Sфi = а1·а2 = 2,6. 3,2 = 8.32 м2 - площадь фундамента по основанию;
?hр = 5 см - глубина ручной зачистки грунта под фундамент;
nф = 5. 8 = 40 шт - число фундаментов в котловане;
Объем земли, подлежащий выемке экскаватором, определяем по формуле:
1.2.5 Площадь срезки растительного грунта
Срезка растительного грунта производится бульдозером. Площадь срезки определяется по формуле
Scp = (a1 20)·(b1 20), м?
Scp = (105.6 20)·(75.2 20) = 11957.12 м? (1.15)
1.2.6 Уплотнение грунта
Уплотнение грунта катком определяем по формуле:
h- глубина уплотнения, зависит от марки катка.
Несвязные грунты уплотняют катками с глаткими металлическими вальцами слоем до 15 см.
= 99,6*69,2*0.15 = 1033,85(1.16)
На основании расчетных данных составляем таблицу 3
Таблица 3 - Ведомость объемов работ
Наименование технологических операций Единица измерения по ЕНИР Число единиц измерения
Срезка растительного слоя 1000 м2 12
Разработка грунта одноковшовым экскаватором в котловане 100 м3 22
Разработка грунта вручную при подготовке оснований под фундаменты 1 м3 19
Уплотнение грунта катком 100 м3 11
Устройство пандуса экскаватором 1 м3 135
1.3 Выбор землеройных и транспортных машин
Устройство котлованов и траншей состоит из процессов, представленных в таблице 4.
Таблица 4 - Состав основных процессов по устройству котлована и траншей в обычных условиях
Наименование процессов Обоснование по ЕНИР и расчету
Механизированные процессы 1. Срезка растительного слоя бульдозером 2. Погрузка и вывозка растительного грунта 3. Разработка грунта одноковшовым экскаватором 4. Удаление грунта из забоя автосамосвалами 5. Разработка недобора грунта бульдозером 6. Удаление грунта, полученного от недобора 7. Уплотнение грунта по площади оснований 8. Обратная засыпка пазух котлована бульдозером Ручные процессы 9. Разработка грунта с разрыхлением вручную при подготовке оснований под фундаменты 10. Прием и разравнивание грунта на отвале 11. Послойное трамбование грунта при засыпке пазух котлована 12. Откидывание разрыхленного грунта 13. Срезка грунта и планировка откосов котлована Е2-1-5; Е2-1-6 Е 1-3; расчет ЕНИР сб.2, вып.1 Расчет Е2-1-22 Е1-3; расчет ЕНИР сб.2, вып.1 Е2-1-34 Е2-1-55;Е2-1-56 Е2-1-57 Е2-1-58 Е2-1-56 Е2-1-61
1.3.1 Выбор одноковшовых экскаваторов
Выбор рационального типа экскаватора, его мощности и рабочего оборудования является одним из главных вопросов проектирования технологии земляных работ. На выбор типа экскаватора оказывают влияние многие факторы: объем земляных работ;
- размеры выемки (ширина, глубина);
- гидрогеологические условия (группа грунта, наличие грунтовых вод, атмосферных осадков);
- способ разработки котлованов, траншей («в отвал», в транспортные средства);
- заданная продолжительность работ.
Общие рекомендации по выбору основных машин для производства земляных работ приведены в таблице 1.5 [4, стр.12]:: Таблица 5 - Рекомендации по выбору экскаваторов для производства земляных работ
Объем грунта, подлежащий разработке, м3 Экскаваторы. Вместимость ковша, м3
До 500 500-1500 1500-5000 5000-8000 8000-11000 11000-13000 13000-15000 Более 15000 0,15 0,25-0,3 0,4-0,5 0,65 0,8 1,0 1,25 1,5
Рабочее оборудование прямая лопата рекомендуется главным образом для разработки выемок в транспортные средства. Для разработки котлованов прямая лопата может быть принята, если: - объем котлована не менее 3000 м3;
- глубина котлована не менее 3 м и не менее нормальной высоты забоя для данного грунта и вместимости ковша;
- ширина котлована не менее двух радиусов резания экскаватора;
- грунт в основании котлована сухой;
- есть возможность устройства въездной траншеи с необходимой величиной уклона.
Рабочее оборудование драглайн имеет более широкое распространение для рытья котлованов при работе в отвал и в транспорт, поскольку ограничения, указанные для прямой лопаты, для драглайна отпадают.
Рабочее оборудование обратная лопата рекомендуется применять при отрывке траншей глубиной до 6 м и небольших котлованов глубиной до 4 м при выгрузке грунта в отвал и в транспортные средства.
Для сравнения выбираем два экскаватора различной марки: экскаватор-прямая лопата ЭО-5124 (рисунок 9)
Рисунок 9 - экскаватор-прямая лопата ЭО-5124
Таблица 6 - Рабочие характеристики экскаватора.
Наименование параметров, м Индекс Значение
Марка экскаватора ЭО-5124
Вместимость ковша, м3 qэ 1,6
Радиус копания max/min,м Rmax,/Rmin 8,9/5,0
Радиус выгрузки, м Rв 5,1
Высота выгрузки, м. Нв 5,5
Максимальная глубина копания, м Нк 8,5
Приведенные удельные затраты на 1 час работы, руб./машино-час ку 5,7
Продолжительность рабочего цикла, сек. t 20
Рисунок 10 - экскаватор драглайн ЭО-2503В
Таблица 7 - Рабочие характеристики экскаватора.
Наименование параметров, м (наклон передней стенки ковша к горизонту 60 °) Индекс Значение
Марка экскаватора ЭО-2503В
Вместимость ковша прямой лопаты, м3 qэ 1,5
Радиус копания max/min,м Rmax, Rmin 24
Радиус выгрузки, м Rв 19,0
Высота выгрузки, м. Нв 10,0
Максимальная глубина копания, м Нк 16,0
Приведенные удельные затраты на 1 час работы, руб./машино-час ку 7,12
Продолжительность рабочего цикла, сек. t 32
Длина стрелы, м lctp. 25
1.3.2 Выбор автотранспорта для вывозки грунта
Разрабатываемый грунт в котловане (траншеях) вывозят за пределы строительной площадки автосамосвалами. Марку и грузоподъемность автосамосвала подбираем в зависимости от дальности перевозки и от вместимости ковша экскаватора на основании рекомендаций таблицы 8.
Принимаем автосамосвал марки КАМАЗ-6540, грузоподъемностью 18,5 т.
Таблица 9- Рабочие характеристики автосамосвала
Наименование параметров Индекс КАМАЗ-6540
Грузоподъемность, т Q 18,50
Собственная масса, т qa 12,35
Радиус поворота, м Ra 10,5
Вместимость,м3 Vk 11
Максимальная скорость, км/ч Vcp 85
Коэффициент сцепной массы 0,76
Габариты, мм: высота до кромки кузова ширина кузова h Ba 3020 2500
Мощность, КВТ W 191
1.3.3 Выбор бульдозера
Срезку растительного слоя, окончательную планировку дна котлована и обратную засыпку пазух фундамента осуществляют бульдозером, устройство въездов в котлован (пандусов) выполняют бульдозеры.
Наибольшая эффективность бульдозеров достигается при перемещении грунта на следующие расстояния: для бульдозеров на тракторах Т-74 и ДТ-54 - 25?40 м, С-80 и С-100 - 40?60 м, Т-180 и ДЭТ- 250 - 70?100 м.
Выбираем бульдозер Д-271 на базе трактора С-100, из условия данных габаритов котлована и на основании рекомендаций.
Таблица 10 - Рабочие характеристики бульдозера
Марка бульдозера Д-271
Базовая машина С-100
Размеры отвала, мм Ширина Высота 3200 900
Скорость при наборе и перемещении грунта м/с 1,00
Скорость при холостом ходе, м/с 1,7
Тяговое усилие трактора, КН 100
1.4 Проектирование технологической схемы разработки котлована
При проектировании технологической схемы разработки котлована и траншей необходимо решить следующие задачи: - определить формы и размеры всех элементов экскаваторного забоя и экскаваторных проходок;
- разбить поперечное сечение разрабатываемой выемки на экскаваторные проходки, установить их размеры;
- установить пути движения транспорта и места их стоянки под погрузкой;
- определить места расположения отвалов и их размеры.
Запроектированный экскаваторный забой должен удовлетворять следующим требованиям: - высота (глубина) забоя должна быть достаточной для наполнения ковша экскаватора за одно черпание;
- угол поворота стрелы (рукояти) экскаватора должен быть минимальным[4, стр. 14]
1.4.1 Расчет параметров забоя для экскаватора, оборудованного прямой лопатой
Ширина лобового забоя поверху при движении экскаватора по прямой определяется по формуле [3, ф. 3.1]: , R0=0,8 R, где R0- оптимальный радиус копания[4, ф.1.19];
R0=0,8· 8,9=7,12 м ln- длина рабочей передвижки экскаватора, [4, ф.1.20]
ln=R - rct, ln=R - rct=8,9-5,0=3,9 м (1.18) где R - максимальный радиус резания грунта на уровне стоянки, м;
rct - минимальный радиус резания грунта на уровне стоянки, м. м
Рассчитываем количество проходок - n: n=75,2/11,914=6,3~7
При ширине разрабатываемого котлована более 2R, но менее 3,5R следует применять уширенный лобовой забой, схема движения экскаватора по зигзагу.
Общая ширина уширенного забоя при движении экскаватора по зигзагу будет определяться [1,ф.1.17]:
0.5·R =4.45 м
Рассчитываем количество проходок - n: n= 75.2/16.36=4.59~5
При ширине разрабатываемого котлована до 3,5R следует применять уширенный лобовой забой с прямой схемой движения экскаватора.
Общая ширина забоя при трех поперечных стоянках будет определяться
Рассчитываем количество проходок - n: n= 75.2/19.47=3.8~4
При ширине выемки более 3R первая проходка экскаватора принимается лобовым забоем, все последующие - боковые. При боковом забое ось движения экскаватора смещается к ранее выработанному забою так, чтобы угол ? был не более 45°.
Ширина бокового забоя равна [4, ф.1.22]
где rcm - минимальный радиус копания грунта на уровне стоянки экскаватора, м.
Рассчитываем количество проходок - n: n= 75.2/15.41=4.8~5
Вывод: уширенный лобовой забой при движении по челночной схеме наиболее экономичен (4 проходки, фактическая ширина забоя = 18,8)
1.4.2 Расчет параметров забоя для экскаватора драглайн.
Экскаватор драглайн разрабатывает грунт ниже уровня стоянки экскаватора. Транспортные средства для вывоза грунта от этих экскаваторов могут располагаться как на уровне стоянки экскаватора, так и на дне котлована, однако наибольшее распространение получила первая схема.
При погрузке грунта в автосамосвалы, расположенные по обе стороны от оси движения экскаватора
Ширину торцевой (лобовой) проходки по верху Вт, м, определяют по выражению где R0 - оптимальный радиус резания грунта, м
R0=0,8 R, Ro =0,8•24=19,2м lп = 0.25· lctp, lctp = 25 м, lп = 6,25 м где: lctp - длина стрелы экскаватора драглайн, м;
R - максимальный радиус резания грунта на уровне стоянки, м.
При разработке котлована с выгрузкой грунта в одну сторону ось движения экскаватора смещается в сторону стоянки автосамосвала и тогда ширина проходки по верху Вт, м, равна
(1.30)
Вт=39.9м n= 75.2/39.9=1.8~2(1.31)
Ширина боковой проходки по верху Вб, м, определяется по выражению
Вб = 31.45 м n= 75.2/31.45=2.39~3 (1.33)
Ширина боковой проходки по низу:
Вывод: лобовой забой с выгрузкой грунта в обе стороны от оси движения экскаватора (3 проходки)
1.5 Технология выполнения комплексно-механизированных земляных работ
Производительность одноковшового экскаватора оценивают по объему грунта, выданному из забоя в единицу времени. Сменную нормативную производительность экскаватора (экскаваторного забоя) Пн, м3/смену, согласно ЕНИР устанавливают по формуле[4,ф.1.25]:: , где Е=100м3объем грунта, на который дана норма времени, Нвр-норма машинного времени по ЕНИР, маш.-ч.;
тсм=8,2-продолжительность смены,ч.
1-ЭО-5124
2-ЭО-2503В
(м3/смену)
(м3/смену)
Сменную эксплуатационную производительность одноковшового экскаватора, работающего в цикличном режиме, с учетом забойных условий и технологических характеристик процесса выемки грунта устанавливают по формуле[4,ф.1.26]:: , где qэ - вместимость ковша экскаватора, м3/цикл;
nэ - число циклов экскавации в минуту, , тсм=8,2 - продолжительность смены, ч. тц.э. - продолжительность цикла экскавации; тц.э1=20 сек, тц.э2=27 сек сек.
Nэ - количество одновременно работающих экскаваторов. Nэ =1
Тсм1 = 21180,006/997,54 с(1.39)
Продолжительность экскаваторных работ, в сменах Тсм1=22
Тсм2 = 21180,006/699,03 с(1.40)
Продолжительность экскаваторных работ, в сменах Тсм2=31
1.5.2 Расчет производительности и количества автосамосвалов для вывозки грунта.
Продолжительность цикла нагрузки автосамосвала грунтом тн, минут, в зависимости от грузоподъемности Q и с учетом времени на подачу машины в рабочую зону экскаватора, мы будем рассчитывать по формуле[4, ф.1.31]:
=18,5 грузоподъемность автомобиля, т;
тц.э.- продолжительность цикла экскавации, тц.э1=20 сек, тц.э2=27 сек
Кр- коэффициент разрыхления грунта (для песка Кр=1,1);
g - объемная плотность грунта, т/м3, (для песка g=1,6 т/м3)
Кт - коэффициент снижения рабочего времени за счет подачи транспорта, Кт1=1.
, Рассчитываем длительность рейса тц, минут, или рабочего цикла автосамосвала, мин. [4,ф.1.32]: тц = тн тр 2L60 / Vcp
L - расстояние перевозки грунта, км;
Vcp - расчетная скорость движения автосамосвала, км/ч, зависит от грузоподъемности машины и дальности перевозки грунта, Vcp=25 км/ [4, прил.А табл.7]; ч, тр - продолжительность выполнения операции разгрузки автосамосвала мин., тр =3,73 [4, прил. А табл.15], тц1 =3,78 3,73 2•15•60/25=67,51 мин(1.43) тц2 =5,45 3,73 2•15•60/25=69,18 мин(1.44)
Сменную эксплуатационную производительность автосамосвала Па, т/смену, рассчитывают по формуле
Па = (60 тсм / тц) Q Кг Ква, Ква - коэффициент использования сменного времени для автосамосвала, Ква=0,85.
Кг=0,97- коэффициент потерь грунта
Определяем производительность автосамосвалов для вывозки грунта [4,ф.1.33]: (т/смену)
(т/смену)
1.5.3 Расчет диспетчерского графика
Чтобы обеспечить в течение смены непрерывную работу экскаватора, количество автосамосвалов, необходимое для перевозки разработанного экскаватором грунта, принимают, исходя из сменной производительности участвующих в процессе автомашин и проверяют по продолжительности циклов тц и тн. [4, ф.1.34]:
где Na - количество работающих в смену автосамосвалов в комплексном процессе с экскаватором.
Для экскаватора прямая лопата: , Принимаем
Для экскаватора драглайн: ,(1.48)
Принимаем
Для экскаватора прямая лопата принимаем 9 КАМАЗОВ 6540.
Для экскаватора драглайн принимаем 8 КАМАЗОВ 6540.
Данное количество самосвалов должно обеспечить в течение смены непрерывную работу экскаватора, т. е. разрабатываемый экскаватором грунт будет непрерывно вывозиться самосвалами к месту складирования.
Общее число рейсов: [4, ф.1.35]
, , Принимаем , , , Принимаем , Каждый самосвал при равномерной организации работ сделает рейсов в смену: , , Принимаем 6 рейсов в смену, Частота подачи транспорта под погрузку [4, ф.1.36]:: rп =тн Ква-1 мин, мин.
Продолжительность работ, в сменах, при условии, когда котлован разрабатывают одним комплектом машин, рассчитывают по формуле
Тсм = Vэ Пэ-1, где Vэ - объем грунта в котловане, подлежащий выемке экскаватором, м3.
Тсм1=22см
Тсм2=31см
1.5.4 Производство земляных работ бульдозером
Бульдозеры предназначены для землеройно-планировочных работ, послойного разравнивания привозного грунта и перемещение его к голове отвала или насыпи, срезки растительного слоя и уборки его во временный склад, возведения насыпей из выемок или из боковых резервов высотой до 2 м и устройства полунасыпей-полувыемок на косогорах.
Цикл работы бульдозеров состоит из набора, перемещения, разравнивания грунта и обратного хода. Набор грунта (копание) осуществляется клиновым забоем, т.е. с переменной толщиной стружки, разрабатывают грунты с малым сопротивлением копанию
Эксплуатационная производительность бульдозера, м3/смену, на разработке грунтов определяют по формуле [4, ф.1.39]: Прэ.б. = 60 тсм q кв / (Тн Тп lг /vгр lп /vп), tcm - продолжительность рабочей смены, 8,2ч;
q - объем грунта в плотном состоянии, перемещаемый бульдозером, м3; q = 1,98. кв - коэффициент использования по времени, равный 0,8;
Тп - время на переключение скоростей, мин; Тп =0,1 lг, lп - расчетные расстояния, на которые перемещает бульдозер грунт и возвращается порожним, м; lг,= lп = 60 м. vгр, vп - скорость движения бульдозера груженого и порожнего, м/мин., vгр=45, vп=74.
Эксплуатационная производительность, м3/смену, бульдозера при планировке площадки определяется по формуле
Пплэ.б. = 60 тсм (B-b) vcp (кн / кр ) кв n-1
B - длина отвала, B=3,2 м;
b - ширина перекрытия планируемых полос 0,3 м;
vcp - средняя скорость перемещения бульдозера, vcp = 60, м/мин кн - коэффициент наполнения, кн =0,7 кр - коэффициент разрыхления грунта, кр =1,1 кв - коэффициент использования во времени, равный 0,8;
Нормативная производительность бульдозера при планировке дна котлована определяется по формуле[4, ф.1.40]: Пн.б.=(? / Нв) тсм, где ? - единица измерения, на которую дана норма машинного времени ? = 1000 м? ; [6]
Нв - норма машинного времени, маш.-ч; [6] тсм - продолжительность смены, ч.
1.5.5 Выбор катка, расчет производительности
Выбираем каток ДУ-9В
Таблица 11 - Рабочие характеристики катка
Тип Тягач или двигатели Ширина уплотняемой полосы, м Толщина уплотняемого слоя, м Необходимое число проходок по одному следу Стоимость, маш.-ч, руб. Оптовая цена, руб.
Грунт следует уплотнять путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2…0,3 м. Закончив укладку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке.
Необходимую высоту уплотнения грунта определяют из соотношения кр / ко.р.= hp / hупл.. > hупл.= (ko.р. hp) / kp, где кр - коэффициент разрыхления грунта;
hупл. - величина уплотняемого грунта, м. hупл.= (1,02· 0,25) / 1,1=0,232 м, величина уплотнения =0,018м
Для повышения производительности, уплотнение грунта на площадке следует вести звеньями из 2-3 катков.
Эксплуатационная производительность катков определяется по формуле[4, ф.1.42]: Пэ.кат = 60 тсм vcp (B-a) кв n-1 м2/смен, где vcp - рабочая скорость катка, м/мин;
а - ширина полосы перекрытия предыдущего прохода (0,2…0,25 м);
кв - коэффициент использования во времени (0,8 - для катков, 0,7 - для остальных грунтоуплотняющих машин);
n - число проходок по одному следу.
Нормативная производительность бульдозера при планировке дна котлована определяется по формуле
Пн.кат.=(? / Нв) тсм,=(1000/0,92)*8,2=8913,04
1.6 Технико-экономическая оценка экскаваторных работ
Экскаваторные работы относятся к полностью механизированным видам строительных процессов. Сущность расчета сводится к решению целевой функции минимума удельных приведенных затрат по планово-расчетным показателям на прои
Список литературы
Теличенко В.И. Технология возведения зданий и сооружений: Учеб. для строительных вузов/ В.И. Теличенко, О.М. Терентьев, А.А. Лапидус. - М.: Высшая школа, 2004. - 446с.
Соколов Г.К. Технология строительного производства: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / Г.К. Соколов. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 544с.
3. Горобец В.П. - Проектирование разработки котлована одноковшовным экскаватором. - Барнаул, 1996.
4. Кандаурова Н.М., Титов М.М. Учебное пособие к курсовому проекту ”Проектирование технологии выполнения работ нулевого цикла ”- Барнаул: Б.и., 2005.
