Проведение земляных работ
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: