Проектирование технологии производства земляных работ

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет.

Кафедра ТСП.

Курсовая работа

«Проектирование технологии производства земляных работ»

Выполнил: ст. гр. 464-M

Дедов А.С.

Проверил: Линовская Т.М.

г. Новосибирск 2003 г.

Содержание

Содержание

Исходные данные

Анализ ситуационного плана площадки.

Определение натурных, проектных и рабочих отметок.

Построение линии нулевых работ.

Определение заложения откосов площадки.

Определение заложений откосов котлована.

Подсчёт обёмов выемки и насыпи.

Подсчёт объёма котлована с въездной траншеей.

Баланс земляных масс.

Распределение земляных масс.

Определение среднего расстояния перемещения грунта по площадке.

Выбор комлектов машин.

Технико-экономическое сравнение вариантов.

Выбор автотранспорта.

Выбор катков.

Составление технологических схем. Производственная калькуляция.

Календарный график производства работ.

Технико-экономические показатели.

Технология производства земляных работ.

Техника безопасности.

Список литературы.

Исходные данные

Вариант № 35.

Вершины углов площадки: 13, 19, 40, 34.

Отметки горизонталей:

1	2	3	4	5	6	7	8
145	146	147	148	149	150	151	152

Отметка проектная: НК1= 147.8

Отметка дна котлована: 143.5

Размеры, м:

a	b	c	D	A
70	30	40	10	40

Проектные уклоны площадки: УГ = + 0.006,

УВ = 0.000.

Грунты – песок мелкозернистый.

Показатели откоса площадки: МВ = 2.3,

МН = 2.35.

Дороги – грунтовые.

Дальность транспортировки грузов 10 км.

Место строительства – г. Хабаровск.

Строительная площадка находится в городе Хабаровске. Размер площадки 120 ´ 240 м. Котлован находится в зоне выемки. Размеры котлована 70 ´ 30 м. Рельеф местности – спокойный. Растительный грунт убран.

Плотность грунта (ЕНиР табл.1).

Разрыхляемость грунта (ЕНиР прил.2 стр.206) характеризуется процентом увеличения объёма, равным отношению объёма разрыхлённого грунта к его объёму в естественном состоянии, умноженному на 100 %. Различают первоначальное увеличение объёма грунта после его разработки и остаточное разрыхление после его уплотнения.

Устойчивость грунта в откосах характеризуется углом откоса, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия. Различают угол естественного откоса и угол временного откоса МВ = 2,3 МН = 2,35. Крутизна откосов выражается величиной угла между горизонтальной плоскостью откоса или отношением 1: m, где m – показатель откоса, равный отношению заложения откоса (а) к его высоте (Н) m = а:Н. m = 0,85 (по таблице 2 методических указаний).

Группа грунта в зависимости от трудности разработки (ЕНиР табл. 1):

для бульдозеров II;

для скреперов II;

для экскаваторов II.

Анализ ситуационного плана площадки.

Рельеф местности характеризуется частотой расположения горизонталей. При спокойном характере местности горизонтали располагаются через равные промежутки на плане. В данном проекте рельеф местности спокойный. Для точного подсчёта объёмов грунта при планировочных работах вся площадка расчленяется на квадраты, а последние на треугольники. Каждому квадрату присваивается номер последовательно слева направо, сверху вниз. Число вершин квадратов в строке слева направо обозначается буквой N, а количество вершин квадратов в столбце сверху вниз – М.

Каждой отметке вершин квадратов присваивается двухзначный индекс НН_i,j, где i обозначает порядковый номер вершины в строке, а j – порядковый номер в столбце.

Определение натурных, проектных и рабочих отметок.

Натурные отметки определяются по плану горизонталей участка методом интерполяции. Через вершину квадрата проводится прямая линия по кратчайшему расстоянию до пересечения двух ближайших горизонталей. Расстояние от меньшей горизонтали до вершины обозначим «а», расстояние от большей до горизонтали обозначим через «b». Определяем (методом интерполяции) значение натурное в вершине:

H^H_i,j = H^н_min + a(H^н_max - H^н_min) / (a + b).

H^H₁₁ = 147 + 2(148-147) / 19 = 147,105;

H^H₁₂ = 147 + 15(148 – 147) / (15+3) = 147,833;

H^H₁₃ = 148 + 10 / (10 + 11) = 148,476;

H^H₁₄ = 149 + 5 / (5 + 16) = 149,238;

H^H₁₅ = 150 + 4 / (4+18) = 150,182;

H^H₁₆ = 151 + 3 / (3 + 26) = 151,103;

H^H₁₇ = 152 + 18 / (18 + 7) = 151, 720;

H^H₂₁ = 146 + 8 / (8 + 13) = 146,381;

H^H₂₂ = 146 + 18 / (18 + 3) = 146,857;

H^H₂₃ = 148 + 1 / (1 + 23) = 148,042;

H^H₂₄ = 148 + 18 / (18 + 4) = 148,818;

H^H₂₅ = 149 + 14 / (14 + 7) = 149,667;

H^H₂₆ = 150 + 11 / (11 + 11) = 150,500;

H^H₂₇ = 151 + 7 / (7 + 6) = 151,538;

H^H₃₁ = 145 + 17 / (17 + 10) = 145,630;

H^H₃₂ = 146 + 8 / (8 + 16) = 146,333;

H^H₃₃ = 147 + 2 / (2 + 7) = 147,222;

H^H₃₄ = 148 + 9 / (9 + 8) = 148,529;

H^H₃₅ = 149 + 3 / (3 + 17) = 149,150;

H^H₃₆ = 150 + 2 / (2 + 19) = 150,095;

H^H₃₇ = 151 + 4 / (4 + 9) = 151,308;

H^H₄₁ = 145 + 5 / (5 + 19) = 145,208;

H^H₄₂ = 146 + 2 / (26) = 146,077;

H^H₄₃ = 146 + 13 / (13 + 7) = 146,650;

H^H₄₄ = 147 + 7 / (7 + 7) = 147,500;

H^H₄₅ = 148 + 9 / (9 + 7) = 148,563;

H^H₄₆ = 149 + 11 / (11 + 5) = 149,688;

H^H₄₇ = 151 + 2 / (2 + 10) = 151,167;

Определение проектных отметок выполняется по формуле:

Н^пр_ij=НК1 ± УГ ´ l_г ± УВ ´ l_В, где l_В, l_г – расстояния от НК1 до вершины по вертикали и горизонтали соответственно.

H^пр₁₁ = 147,8;

H^пр₁₂ = H^пр₂₂ = H^пр₃₂ = H^пр₄₂ = 147,8 + 0,006 ´ 40 = 148,04;

H^пр₁₃ = H^пр₂₃ = H^пр₃₃ = H^пр₄₃ = 147,8 + 0,006 ´ 80 = 148,28;

H^пр₁₄ = H^пр₂₄ = H^пр₃₄ = H^пр₄₄ = 147,8 + 0,006 ´ 120 = 148,52;

H^пр₁₅ = H^пр₂₅ = H^пр₃₅ = H^пр₄₅ = 147,8 + 0,006 ´ 160 = 148,76;

H^пр₁₆ = H^пр₂₆ = H^пр₃₆ = H^пр₄₆ = 147,8 + 0,006 ´ 200 = 149,00;

H^пр₁₇ = H^пр₂₂ = H^пр₃₂ = H^пр₄₂ = 147,8 + 0,006 ´ 240 = 149,24;

Определение рабочих отметок выполняется по формуле:

Н^пр – Н^н = Н^р

H^р₁₁ = 147,80 - 147,105 = 0,695;

H^р₁₂ = 148,04 - 147,833 = 0,207;

H^р₁₃ = 148,28 - 148,476 = -0,196;

H^р₁₄ = 148,52 - 149,238 = -0,718;

H^р₁₅ = 148,76 - 150,182 = -1,422;

H^р₁₆ = 149,00 - 151,103 = -2,103;

H^р₁₇ = 149,24 - 151,720 = -2,480;

H^р₂₁ = 147,80 – 146,381 = 1,419;

H^р₂₂ = 148,04 – 146,857 = 1,183;

H^р₂₃ = 148,28 – 148,042 = 0,238;

H^р₂₄ = 148,52 – 148,818 = - 0,298;

H^р₂₅ = 148,76 – 150,500 = -1,500;

H^р₂₆ = 149,00 – 151,538 = -2,298;

H^р₂₇ = 149,24 – 151,537 = -2,298;

H^р₃₁ = 147,80 – 145,630 = 2,170;

H^р₃₂ = 148,04 – 146,333 = 1,707;

H^р₃₃ = 148,28 – 147,222 = 1,058;

H^р₃₄ = 148,52 – 148,529 = - 0,009;

H^р₃₅ = 148,76 – 149,150 = - 0,390;

H^р₃₆ = 149,00 – 150,095 = - 1,095;

H^р₃₇ = 149,24 – 151,308 = - 2,068;

H^р₄₁ = 147,80 – 145,208 = 2,592;

H^р₄₂ = 148,04 – 146,077 = 1,963;

H^р₄₃ = 148,28 – 146,650 = 1,630;

H^р₄₄ = 148,52 – 147,500 = 1,020;

H^р₄₅ = 148,76 – 148,688 = 0,197;

H^р₄₆ = 149,00 – 149,688 = - 0,688;

H^р₄₇ = 149,24 – 151,167 = - 1,927.

Построение линии нулевых работ.

Наиболее простой способ определения ЛНР – графический. Для этого на сторонах квадратов, где рабочие отметки имеют разные знаки, откладываются в противоположных направлениях значения в масштабе рабочих отметок. Полученные точки соединяются прямой линией, которая пересечёт линию квадрата. Место пересечения и будет точкой ЛНР. Соединяя последовательно все найденные точки, получим линию нулевых работ (ЛНР).

Определение заложения откосов площадки.

По вычисленным рабочим отметкам и ЛНР на плане площадке по периметру определяется положение линии постоянных откосов. Заложение откосов (горизонтальная проекция) рассчитывается по формуле:

a = m ´HР_ij ,

где m – показатель постоянного откоса, равный отношению заложения откоса (а) к его высоте (НР). В данной курсовой работе эти значения соответственно для выемки m = МВ, для насыпи m = МН;

НР – рабочие отметки вершин квадратов, расположенных по периметру.

После соединения соответствующих точек против каждой вершины квадрата получится контур площадки по верху откосов.

насыпь:	выемка:
а11 = 1,63	а13 = - 0,45
а12 = 0,49	а14 = - 1,63
а21 = 3,33	а15 = - 3,27
а31 = 5,10	а16 = - 4,84
а41 = 6,09	а17 = - 5,70
а42 = 4,60	а27 = - 5,29
а43 = 3,83	а37 = - 4,76
а44 = 2,40	а47 = - 4,43
а45 = 0,46	а46 = - 1,58

Определение заложений откосов котлована.

Определяем проектную отметку в центре котлована по формуле:

Н^пр_ij=НК1 ± УГ ´ l_г ± УВ ´ l_В, где l_В, l_г – расстояния от НК1 до центра котлована по вертикали и горизонтали соответственно:

Н^пр_ij = 147,8 +135 ´ 0,006 = 148,6.

Далее определяем глубину котлована как разность между отметками центра котлована и низа котлована:

Н_к = 148,6 – 143,5 = 5,1.

В зависимости от вида грунта и глубины котлована по таблице 2 методических указаний определяется показатель временного откоса: m = 0,85.

Величина заложения откосов котлована = Н_к ´ m = 4,25.

Подсчёт обёмов выемки и насыпи.

Ведомость объёмов выемки и насыпи.

Номер квадрата	Объем выемки	Объем насыпи
1	0	1503,403
2	-12,125	513,513
3	-423,025	15,515
4	-1386,3	0
5	-2507,807	0
6	-3940,915	0
7	0	2720,711
8	0	1714,667
9	-45,974	371,308
10	-613,333	0
11	-1576	0
12	-3030,889	0
13	0	3897,533
14	0	2739,381
15	0	1628,22
16	-70,553	365,275
17	-825,722	4,204
18	-2645,525	0
	-17078,168	15473,73

Подсчёт объёма котлована с въездной траншеей.

 Глубина котлована Н_к = 148,6 – 143,5 = 5,1.

Показатель откоса m = 0,85.

По формуле определяем объём котлована:

V_c = (Н_к/ 6) [a*b + c*d + (a + c)(b + d)];

c = a + 2mH = 70 + 2*0,85*5,1 = 78,67;

d = b + 2mH = 30 + 2*0,85*5,1 = 35,916;

V_c = (5,1 / 6) [70*30 + 78,67*35,916 + (70 + 78,67)(30 + 35,916)]= 12514,431 м³_.

Объём въездной траншеи определится как:

V_тр = (Н²/6) [(3b + 2mH((m’-m) / m’) (m’-m)],

где Н глубина котлована, b – ширина траншеи, m’ = 10.

V_тр = (5,1/6)[(3*3,5 + 2*0,85*5,1((10 – 0,85) / 10) (10 – 0,85)] = 357,8 м³.

Баланс земляных масс.

Наименование работ и объёмов грунта	Количество, м3
	насыпь (+)	выемка (-)
1	2	3
1. Планировка территории, в т.ч. снятие растительного слоя	15473,731	17078,168
2. Котлован, траншеи		12872,23
Итого:	15473,731	29950,398
3. Вывоз грунта в отвал	14476,667
Баланс:	29950,398	29950,398

Распределение земляных масс.

В соответствии с ведомостью баланса решается вопрос перемещения земляных маис. Прежде всего необходимо переместить объёмы грунта из планировочной выемки в насыпь. Если на площадке недостаток грунта менее объема котлована, то грунта из котлована вывозится в отвал.

Если объем выемки на площадке больше объёма насыпи, то весь грунт из котлована вывозится в отвал как и избыток грунта выемки. В зоне выемки определяют границу излишнего грунта.

Схема перевозок грунта определяется из условия минимальной стоимости перемещения грунтовых масс и минимальной дальности перемещений. Задача имеет множество решений. Оптимальное решение может быть найдено только с помощью современных математических методов, в частности, метода потенциалов.

В курсовой работе схему перемещения земляных маге из выемки в насыпь возможно составить с учетом некоторых рекомендаций:

Не допускать пересекающихся маршрутов.

Грунт из котлована перемещать на возможно близкие расстояния в близлежащие квадраты.

Грунт из ближайших квадратов к ЛНР зоны выемки перемещать в ближайшие квадраты к ЛНР зоны насыпи. Излишний грунт вывозить из дальних к линии нулевых работ квадратов, а грунт, завозимой из резервов, также размещать на удаленных от нулевой линии участках.

Для решения этой задачи составляется схема распределения земляных масс, на которой в виде прямых линий показаны пути перемещения отдельных объемов грунта из квадратов выемки в насыпь. При этом линии проводятся между геометрическими центрами отдельных фигур со смещением в сторону рабочей отметки с большим значением по абсолютному значению.

Одновременно с вычерчиванием схемы заполняется таблица-шахматка:

Распределение земляных масс.

Номера квадратов выемки	Номера квадратов насыпи											Всего выемок
	1	2	3	7	8	9	13	14	15	16	отвал
3		82,176	15,515			325,334						423,025
4	828,421	419,212			138,667							1386,3
5	674,982			1832,83								2507,807
6				38,857			3897,53					3936,39
9						45,974						45,974
10									613,333			613,333
11					1576							1576
12				849,029				2181,86				3030,889
16										70,553		70,553
17									531	294,722		825,722
18								557,521	483,667		1604,34	2645,525
Котлован											12872,2	12872,23
Резерв
Итого насыпи	1503,4	501,388	15,515	2720,71	1714,67	371,308	3897,53	2739,38	1628	365,275	14476,6	29933,748

Определение среднего расстояния перемещения грунта по площадке.

а) Определяем общее среднее расстояние:

Т.к. , то грунт будет разрабатываться и бульдозерами, и скреперами.

б) Определение L_ср для бульдозера:

в) Определение L_ср для скрепера:

Выбор комлектов машин. Выбор бульдозера.

1.  В зависимости от среднего расстояния по алгоритму рис. 3 методических указаний назначаем мощность трактора-бульдозера (108 л.с.).

2.  В зависимости от мощности трактора-бульдозера по ЕНиР § 22 таб. 1 назначаем бульдозеры 2-х марок.

3.  Определяем нормативную производительность каждого бульдозера.

4.  Определяем продолжительность работы каждого бульдозера.

5.  Определяем расценку.

ДЗ-19:

 

ДЗ-53:

 

Выбор скрепера.

1.  В зависимости от среднего расстояния по алгоритму рис. 3 методических указаний назначаем объём ковша скрепера

2.  По ЕНиР § 21 таб. 1 подбираем марки 2-х скреперов. По тем же формулам вычисляем нормативную производительность, продолжительность, расценку работ для каждого скрепера.

ДЗ-30:

ДЗ-20:

Выбор экскаватора.

1.    Так как весь грунт из котлована вывозится в отвал, то для разработки грунта принимаем оборудование прямая лопата и драглайн.

2.     В зависимости от объёма разрабатываемого грунта в котловане и глубины котлована по алгоритму рис. 2 методических указаний подбираем ёмкость ковша экскаватора.