Производство земляных работ

Петрозаводский государственный университет

Факультет промышленного и гражданского строительства

Кафедра организации строительного производства

Курс: «технология строительного производства»

Пояснительная записка к курсовому проекту

Производство земляных работ

Содержание

Введение

Исходные данные

Расчет объемов земляных работ

Определение средней дальности перемещения грунта

Выбор способа производства работ и комплекса машин

Технико-экономическое сравнение вариантов использования прицепного и самоходного скреперов

Разработка котлована

Транспортировка грунта при экскаваторных работах

Уплотнение грунта

Борьба с грунтовыми водами

Составление календарного графика

Мероприятия по охране труда

Список использованной литературы

Введение

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

Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные или вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные – до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называется земляными работами.

При производстве земляных работ все подготовительные, вспомогательные (разработка земляных сооружений, водоотливов, рыхление плотных грунтов) и основные процессы выполняют комплектами машин, каждая из которых предназначена для определенного рабочего процесса или операции (разработка, транспортирование, разравнивание и уплотнение грунта, планировка откосов и т. д.). В общем случае одна и та же работа может сделана с большей или меньшей эффективностью различными комплектами машин. Способ и комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основании технико-экономических показателей, зависящих от основных факторов производства требуемых работ: объема, заданных сроков их выполнения, рельефа и гидрологии местности, видов и параметров земляных масс, минимальной стоимости и трудоемкости и др. Определяют количество земляных и землеройно-транспортных машин, устанавливают календарный график, содержащий информацию о последовательности и сроках производства работ.

Исходные данные

1.         Уклон планируемой площадки – i = 0,001.

2.         Род грунтовых напластований и мощность пластов:

растительный слой – 0,2 м

суглинок – 1,5 м

глина ломовая – 4,0 м.

3.         Уровень грунтовых вод – 158,8 м.

4.         Расстояние до места отвала – 3,0 км.

5.         Скорость транспортировки – 40,0 км/час.

6.         Район строительства – 2.

7.         Срок продолжительности работ – 45,0 дней.

Площадка 600 * 400 м.

Проектная отметка – 160,6 м.

Расчет объемов земляных работ

При вертикальной планировке рекомендуется соблюдать нулевой баланс земляных работ на заданной площадке с учетом грунта из котлованов и траншей. В заданном варианте необходимо спланировать площадку под проектную отметку (Н_пр = 190,1 м), поэтому объем выемок неравен объему насыпи.

Площадка разбивается на квадраты со стороной 100 метров. «Черные» отметки квадратов (поверхности в вершинах квадратов) определяются методом линейной интерполяции между двумя смежными горизонтами.

Согласно заданному уклону поверхности площадки (i = 0,002) определяют проектные, т. е. «красные» отметки в вершинах квадратов способом поворота горизонтальной поверхности площадки вокруг оси с отметкой Н_пр = 190,1 м так, чтобы приняла заданный уклон.

Направление уклона выбирается по характеру естественной поверхности площадки так, чтобы обеспечивался беспрепятственный сток атмосферных вод с площадки после планировки.

Проектные («красные») отметки вершин квадратных призм при одностороннем уклоне определяется по формуле:

 

Н_к = Н_пр l_i…n * i

Н_к - красная отметка вершин квадратных призм,

Н_пр - проектная отметка планировки,

i - заданный уклон площадки после планировки,

l_i…n - расстояние от вершин квадратов до оси поворота с отметкой H перпендикулярной направлению уклона, м

Рабочие отметки со знаками, соответствующими (насыпи со знаком «+», выемки со знаком «-») наносятся у вершин квадратных призм, после чего вычисляются на сторонах квадратов точки нулевых рабочих отметок, при соединение определяется линия нулевых работ.

По рабочим отметкам вычисляют объемы работ в каждой квадратной призме и записывают их на плане в центре квадрата. Если знаки всех четырех рабочих отметок одноименные, то такие призмы называются целыми, их объем определяются по формуле:

 

q = a² / 4 * (h₁ + h₂ + h₃ + h₄)

a - сторона квадрата, м.

h_i - рабочие отметки, м.

q - объем призмы, м.

Квадратные призмы, пересеченные линией нулевых работ называется пересеченными. Если такая квадратная призма в плане разбита линией нулевых работ на две трапеции, объем каждой трапеции определяется по формуле:

 

q = a * P * h_ср

a - сторона квадрата, м.

P - средняя ширина трапеции, м.

h_ср - средняя рабочая отметка в пределах данной трапеции с соответствующим знаком, м.

Если пересеченная призма разбита линией нулевых работ на треугольную и пятиугольную, то объемы вычисляются по следующим формулам:

для треугольной призмы:

q = (d * l) / 2 * h_ср

d, l - катеты треугольника, м.

h_ср - средняя отметка, м.

q - объем треугольной призмы, м.

для пятиугольной призмы:

q = (a² – d * l / 2) * h^,_ср

a - сторона квадрата, м.

d, l - катеты треугольника, м.

h^,_ср - средняя рабочая отметка, м.

По вычисленным объемам земляных работ в целых и пересеченных призмах составляются ведомость, где указываются номера квадратных призм и объемы с соответствующими знаками, сумма которых дает основные объемы насыпей и выемок.

Кроме того, подсчитываются дополнительные объемы земляных работ в откосах по контуру площадки с соответствующими знаками по формуле:

 

q₀ = (L_n * m * h²_cр) / 2

L_n - длина по периметру выемки (насыпи), м.

m = 1 - коэффициент откоса.

h_cр - средняя рабочая отметка по периметру насыпи (выемки), м.

По окончании всех подсчетов объемов земляных работ составляется сводная ведомость баланса земляных масс, в которой указывается основные объемы выемок и насыпей в квадратных призмах, дополнительные объемы в откосах по контуру площадки с соответствующими знаками, объем выемки из котлована ниже планировочной отметки.

 

Объем котлована с откосами

 

Объем котлована с откосами рассчитывается по формуле:

 

Q = H/6 * ((2*a + a₁) * b + (2*a₁ + a) * b₁)

а и b – длина и ширина прямоугольного котлована по дну,

а₁ и b₁ – длина и ширина по верху котлована,

H – глубина котлована ниже среднепланировочной отметки.

Коэффициент откосов котлована определяется согласно СниП 111-4-80 «Техника безопасности в строительстве» по наиболее слабому грунту. Для глины i = 1: 0,5.

Q = 4/6 * ((2*60 + 64) * 12 + (2*64 + 60) * 16) = 3477,33 м³

Ведомость баланса земляных масс

Квадраты	«+» объем	«-» объем
1-1	400	810
1-2	30	2430
1-3	30	2700
1-4	300	1890
1-5	935	765
1-6	2275	54
2-1	4200
2-2	4000
2-3	3000
2-4	2700
2-5	3500
2-6	4000
3-1	3120	12,5
3-2	2497,5	422,5
3-3	1552,5	637,5
3-4	977,5	297,5
3-5	1360	60
3-6	2000
4-1		2500
4-2		4200
4-3		4700
4-4		3700
4-5		2700
4-6	7,5	1657,5
Итого	36945	29536,5
Дополнит. объем	69	222,7
Объем котлована		4438,8
Всего	37014	34198,7

Определение средней дальности перемещения грунта

Дальность перемещения грунта (возки) определяется графическим способом.

Вычерчивается участок с нанесенной сеткой квадратов, линией нулевых работ и объемами земляных масс по каждому квадрату отдельно для выемки и насыпи. Со стороны выемки и насыпи строим кривые объемов относительно осей X и Y следующим образом: откладываем последовательно ординаты, равные сумме, предшествующих объемов в квадратах, расположенных по горизонтали на оси X и по вертикале на оси Y. Концы ординат соединяем и получаем кривые объемов.

Масштаб для ординат произвольный. Наибольшую из ординат делим пополам и из середины восстанавливаем перпендикуляры, продолжая их до пересечения с кривой объемов. Из точек пересечения проводим под прямым углом линии. Точки их пересечений и есть искомые центры тяжести выемок и насыпей на данном участке. Расстояние между этими точками будет дальностью возки грунта, определяется в масштабе сетки квадратов.

l₁ = 120 м, l₂ = 140 м.

Средняя дальность возки грунта:

l_ср = (l₁ + l₂) / 2 = (120+ 140) / 2 = 130 м

Выбор способа производства работ и комплекса машин

Выбор способов производства работ заключается в принятии тех или иных типов наиболее эффективных современных землеройных машин для каждого из видов работ.

Рациональный выбор машин и механизмов должен быть сделан с учетом технико–экономических показателей, зависящих от основных факторов производства работ: объема, заданных сроков их выполнения, рельефа и гидрологии местности, видов и параметров земляных масс, минимальной стоимости, трудоемкости и др.

Данный участок запроектирован под проектную отметку и разница в объемах насыпей и выемок составляет менее 5%, следовательно нет необходимости вывозить грунт в отвал.

Так как средняя дальность возки грунта находится в интервале 150 – 500 м сравниваем самоходный и прицепной скреперы.

Для разработки котлована возьмем наиболее широко используемые экскаваторы с емкостью ковша 0,65 м³.

 

Технико–экономическое сравнение вариантов использования прицепного и самоходного скреперов

1.         Прицепной скрепер ДЗ77А: вместимость ковша 8,8м³.

Продолжительность цикла:

Т = l₁/v₁ + l₂/v₂ + l₃/v₃ + l₄/v₄ + t₅ + t₆

Пути:

l₁ = 45 м – путь набора грунта ковшом,

l₂ = 350 м – перемещение груженого скрепера,

l₃ = 9 м – путь разгрузки (толщина слоя отсыпки 0,35м)

l₄ = 350 м – путь перемещения порожнего скрепера.

Скорости:

v₁ = 2,38 км/ч = 39,67 м/мин

v₂ = 9,19 км/ч = 153,17 м/мин

v₃ = 5,79 км/ч = 96,5 м/мин

v₄ = 12,6 км/ч = 210 м/мин

t₅ = 1 мин – время на переключение скоростей

t₆ = 1 мин – время на повороты

Т = 45/39,67 + 350/153,17 + 9/96,5 + 350/210 + 1 + 1 = 7,2 мин.

Производительность:

П_см = 60/T * q * t_см * к_н / к_р * к_в

к_в = 0,75, к_н = 1, к_р = 1,15

П_см = 60/7,2 * 8,8 * 8 * 1/1,15 * 0,75 = 382,614 м³/смена

Продолжительность работ:

N = V_{срез.гр.} / (n * П_см)

N = 28116 / (2 * 382,614) = 4 дня = 4*2 = 8 смен

Себестоимость единицы продукции:

С_е = с * t_см * n * N

С_е = 4,51 * 8 * 2 * 8 = 577,3 руб.

Трудоемкость:

Т_е = 8/2 *8 = 32 чел.-час

2.         Самоходный скрепер Д-567: вместимость ковша 10 м³.

Продолжительность цикла:

Пути: Скорости:

l₁ = 60 м. v₁ = 4 км/ч = 66,7 м/мин

l₂ = 350 м. v₂ = 30 км/ч = 500 м/мин

l₃ = 9 м. v₃ = 15 км/ч = 250 м/мин

l₄ = 350 м. v₄ = 40 км/ч = 667 м/мин

Т = 60/66,7 + 350/500 + 9/250 + 350/667 + 1 + 1 = 4,16 мин.

Производительность:

П_см = 60/4,16 * 10 * 8 * 1/1,15 * 0,75 = 752,5 м³/см

к_р = 1,15, к_н = 1, к_в = 0,75

Продолжительность работ:

N = 2816 / (2 * 752,5) = 2 дня = 2*2 = 4 смены

Себестоимость единицы продукции:

С_е = 6,05 * 8 * 2 * 4 = 387,2 руб.

Трудоемкость:

Т_е = 4 /2 * 8 = 16 чел.-час

Показатель	Прицепной	Самоходный
Стоимость	577,3 руб.	387,2 руб
Трудоемкость	32 чел.-час	16 чел.-час
Продолжительность	8 смены	4 смен
Производительность	382,614 м3/см	752,5 м3/см

Из таблицы видно, что, как более экономичный вариант, можно принять самоходный скрепер Д-567.

Технические характеристики скрепера:

Объем ковша, м3:
- геометрический	10
- номинальный	11
Максимальная скорость снаряженного скрепера, км/ч	40
Глубина резания, м	0,3
Максимальная мощность двигателя, л.с	240
Максимальная толщина слоя отсыпки, м	0,55
Ширина резания, м	2,75

Разработка котлована

Для разработки котлована выбираем одноковшовый экскаватор ЭО – 4121А с обратной лопатой, с жесткой подвеской рабочего оборудования. Емкость ковша 1,25 м³.

Производительность:

П_см = 3600 * (t_см * q * k_н)/(t_ц * k_р) * k_в =

3600 * (8 * 1,25 * 1)/(25 * 1,3) * 0,65 = 720 м³/см.

Продолжительность работ:

N = V_котл / (П_см * n) = 4438,8/ (720 * 2) = 3 дня = 6 смен.

Технические характеристики экскаватора:

Вместимость ковша, м3	1,25
Радиус копания, м	9
Глубина копания котлованов, м	5,8
Высота выгрузки, м	5
Продолжительность цикла, с	25
Конструктивная масса экскаватора, т	17,8

 

Рыхление грунта

Скрепер не может срезать грунт в природном состоянии. Грунт должен быть подвергнут предварительному рыхлению. В этих целях подбираем навесное оборудование – рыхлитель на трактор.

Максимальная рабочая отметка в зоне рыхления 0,6, поэтому принимаю рыхлитель ДП-15 с глубиной рыхления до 0,4, следовательно, рыхление будет осуществляться в два слоя.

Норма времени на 4923 м³⁼ см. Объем разрыхляемого грунта 37014 м³.

Время на разрыхление грунта составит = 7,5 смены = 3,5 дня.

Техническая характеристика рыхлителя
Число зубьев	3
Высота подъема зубьев, м	0,545
Ширина рыхления, м	1,9
Глубина рыхления, м	0,4
Тягач	Т-180
Мощность двигателя, л.с	132
Масса рыхлительного оборудования	2,35

Уплотнение грунта

Для производства уплотнения перемещаемого грунта принимаю прицепной каток Д-39 на пневматических шинах, на базе трактора Т-180.

Определение конструктивной производительности катка ДЗ-39 (данная характеристика определяется по ЕНиР, сборник 2 « Земляные работы»):

,

отсюда следует, что

Переход от конструктивной к эксплуатационной сменной производительности осуществляется умножением первой на коэффициент использования по времени К_в=0,8:

 

Время работы катка:

Рабочие характеристики катка:

Таблица 4. Характеристики прицепного катка.
Тип катка	Д-39А
Ширина уплотняемой полосы, м.	2,6
Толщина уплотняемой полосы, м.	до 0,35
Мощность двигателя тягача, л.с.	180
Масса катка, т.	25
Базовый трактор	Т-180

Машина для планировки площадки с навесным бульдозерным оборудование

 

Для разравнивания привезенного грунта необходимо предусмотреть трактор с навесным оборудованием бульдозера. С учетом того, что базовым тягачом принят Т-180, то принимаю для выполнения планировочных работ бульдозер ДЗ-35. Производительность бульдозера определяю аналогично производительности прицепного катка, т.е.:

,

отсюда следует, что

Время работы бульдозера:

Борьба с грунтовыми водами

Грунтовый водоотлив обеспечивает снижение уровня грунтовых вод ниже дна будущей выемки. Это достигается с помощью откачки воды из специальных систем колодцев и скважин, расположенных вокруг котлована или вдоль траншеи. Открытый водоотлив используют в глинистых грунтах с К_ф менее 1 м/сут. Осушение выемки открытым водоотливом заключается в том, что при разработке котлована в водоносном грунте подошве выемки придают небольшой уклон к устроенному в самой пониженной части приямку (зумпфу), из которого воду откачивают насосами и отводят по лоткам или водоотливным канавам от выемки.

Для искусственного понижения УГВ разработан ряд эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровой, вакуумный и электроосмос.

В данном варианте котлован разрабатывается в неоднородном грунте.

 

Составление календарного графика работ

Календарный график являются одним из документов, по которому организуется работа механизмов и бригад на строительной площадке. Календарный график составляется по форме таблицы с калькуляцией.

Левая часть этой таблицы представляет собой информацию о трудоемкости и объемах работ, о составе бригад, комплексе машин, механизмов, оборудования и их сменности. В левую часть графика должны войти все работы, проводимые на строительной площадке, записанные в последовательности, близкой к последовательности производства работ.

Правая часть графика содержит информацию о последовательности и сроках производства работ. Работа выражается отрезком прямой линии, длина которого равна продолжительности данной работы: начало отрезка соответствует сроку начала работ, а конец – завершению.

При составлении календарного графика запланирована двусменная работа рабочих и машин (механизмов). Все работы по возможности должны быть увязаны между собой.

Вид работ	Вид механизма	П, м3/см	Количество смен
1. Рыхление грунта	ДП-15	4923	7,5
2. Планировка скрепером	Д-567	752,5	4
3. Уплотнение	Д-39	2206,9	17
4. Разработка котлована	ЭО-4321А	720	6
5. Работа бульдозера в пределах нул. линии	ДЗ-35	1166,7	32

Техника безопасности

До начала производства земляных работ в местах расположения действующих подземных коммуникаций должна быть разработаны и согласованы с организациями, эксплуатирующими эти коммуникации, мероприятия по безопасным условиям труда, с расположением подземных коммуникаций на местности, обозначенных соответствующими знаками.

Земляные работы следует выполнять только по утвержденному проекту производства работ (ППР).

Производство земляных работ в зоне действующих подземных коммуникаций следует осуществлять под непосредственным контролем руководства в лице прораба или мастера, а в охранной кабелей, находящихся под наблюдением работников электро- или газовой компании.

При обнаружении взрывоопасных материалов земляные работы в этих местах следует немедленно прекратить до получения разрешения от соответствующих органов.

Перед допуском рабочих в котлованы глубиной более 1,3 метра должны быть проверены устойчивости откосов.

Выемки необходимо разрабатывать с откосами, предусмотренными СниП.

Бровки выемки должны быть свободы от статического и динамического нагружения.

При разработке, транспортировании, планировке и уплотнении грунта двумя и более машинами (скреперами, бульдозерами), идущими одна за другой, расстояние между ними должно быть не менее 10 метров.

При разработке грунта экскаваторами рабочим запрещается находиться под ковшом или стрелой и работать со стороны забоя.

Экскаватор может перемещаться только по ровной поверхности.

Образующиеся при разработке котлована козырьки грунта следует обрушить, приняв при этом все меры предосторожности и удалив предварительно рабочих из забоя.

Погрузка грунта на автомобили (самосвалы) должна производиться со стороны заднего или бокового борта.

Грунты, извлеченные из котлована, следует размещать на расстоянии не менее 0,5 метров от боковой выемки.

До начала работ должна быть проверена исправность всех машин и механизмов, а для их установки подготовлены площадки.

Разработка грунта в котловане «подкопом» не допускается.

Валуны и камни, а также отслоение грунта, обнаруженные на откосах, должны быть удалены.

В населенных пунктах место производства земляных работ должно быть ограждено; вывешиваются предупреждающие знаки; в ночное время должно быть освещение.

Список литературы

1.   Технология строительного производства. Методические указания по выполнению курсового проекта «Производство земляных работ» для студентов спец.2903. Сост. Ю.С. Кузнецов. Петрозаводск: ПетрГУ, 1991.

2.   Единые нормы времени и расценки. ЕниР-2-1. «Земляные работы». Сборник 2. М., 1988.

3.   Строительные нормы и правила. СниП 1V-3-82 «Определение сметной стоимости эксплуатации строительных машин».

4.   С.С. Добронанравов. Строительные машины и оборудование: справочник. М., 1991.