Производство земляных работ по устройству котлована

В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняются при устройстве траншей и котлованов, при возведении земляного полотна дорог. А так же при устройстве спланированных площадок. Все эти земляные сооружения создаются путем образования выемок в грунте или возведения из его насыпей.

Выемка образуется в результате удаления излишков грунта за ее пределы, а насыпь — путем отсыпки грунта, внесенного извне, с его послойным уплотнением. По времени своего существования они делятся на постоянные и временные. Котлован под зданием с подвалом является постоянной выемкой, потому что будет существовать в течение всего времени эксплуатации сооружения.

В составе комплекса земляных работ различают две основные группы производственных процессов: основные (разработка и перемещение грунта) и сопутствующие (водоотлив, установка креплений и др.)

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами. Строительными нормами и правилами установлены величины откосов для постоянных и временных земляных сооружений в зависимости от их глубины или высоты.

В общем комплексе работ на строительном объекте земляные работы чаще всего выполняются раньше других. В этом случае им предшествует подготовка строительной площадки — удаление камней, срезка кустарника, корчевка пней, планировка и засыпка ям и т. п. К подготовительным работам относят также предшествующее разработке рыхление прочных и мерзлых грунтов.

1. Исходные данные

Целью курсового проекта является разработка технологической карты на производство работ по устройству котлована.

Место строительства — г. Курган Начало работ — 17.08.2007 г.

Вид грунта — суглинок (плотность г=1650 кг/м³)

Дальность транспортирования грунта — 8 км Вид дорог — асфальт

2. Определение объемов работ

1) Объём котлована Глубину котлована определяем по формуле Н=Н_пл — Н_дк (1)

Н_пл=Н/n (2)

экономический забой земляной где Н_пл — средне-планировочная отметка Н_дк=86,72 м — отметка дна котлована Н — сумма отметок высот

n — число горизонталей Н_пл =(93.5+94.00+94.50)/3=94 м Н=94−91.80=2.20 м В зависимости от вида грунта и глубины котлована выбираем угол откоса и крутизну.

Крутизна откоса 1: m=1:0.67 Угол откоса =56^о, f=2 м, p= 0.5

Заложение откоса z равно

z= H^.m (3)

z =2.2^. 0.67=1.474 м

V=H/6^.[a^.b+c^.d+(a+c)^.(b+d)] м³ (4)

где, а — длина подошвы котлована

a=А+f +2p=96+2+2^. 0.5=99 м (5)

b — ширина подошвы котлована

b=Б+f+2p=30+2+1=33 м (6)

с — длина котлована поверху с= a+2z=99+2^. 1.474=102 м (7)

d — ширина котлована поверху

d=b +2z=33+2^. 1.474=36 м (8)

V_к=(99^. 33+102^. 36+(99+102)^.(33+36))^.2.2/6=7629.6 м³

2) Определение объёма въездной траншеи.

Одна односторонняя въездная траншея

V_въезд=(2K+k)?Н?l / 6 (9)

где К — ширина траншеи поверху K=k+2z

k=8 м — ширина траншеи понизу

K=8+2.2^. 1.474=11 м

i-уклон, принимаем равным 15%

V_въезд =(2^. 11+8)^. 2.2^. 20/6=220 м

3) Разработка недобора грунта бульдозером.

V_ср.р=V_пл; V_ср.сл= V_недоб (10)

V_недоб.=S?д_нед.=a?b?д_нед. (11)

где S — площадь котлована понизу д_нед. — величина недобора грунта, принимаем равной 0,2 м

V_недоб.=99^. 0.2^. 33=653.3 м³

4) Объём обратной засыпки.

V_о.з=(V_к-V_п.ч.)/ K_о.р. (12)

V_о.з.=[(V+V_въезд) — V_п.ч.]/K_о.р. (13)

где K_о.р=1,04 — коэффициент остаточного разрыхления Объем подземной части здания определим по формуле

V _п.ч =а?b?Н (14)

V_п.ч =96^. 30^. 2.2=6336 м³

V_о.з.=(7629.6+220) -6336/1,04=1455.4 м³

5) Объем транспортируемого грунта.

V_тр.= V+V_въезда — V_о.з (15)

где V — объем котлована

V_въезд — объем въездной траншеи

V_о.з — объем обратной засыпки

V_тр.= 7629.6+220−1455.4=6393.6 м³

6) Уплотнение грунта.

V_упл.=V_о.з./д_упл (16)

где д_упл.-величину уплотняемого слоя принимаем равной 0,2 м

V_упл.= 1455.4 /0.2=7277 м²

7) Срезка растительного слоя.

V=(с+25)^. (d+25) (17)

V=(102+25)^. (36+25)=7747 м³

Таблица 1 — Ведомость объёмов работ

3. Предварительный выбор комплектов машин и механизмов и методов производства работ

Принимаем два вида экскаваторов (с обратной и прямой лопатой) со следующими характеристиками:

Марка экскаватора — ЭО-4123 ЭО-652

Вид рабочего оборудования — обратная лопата прямая лопата

Вместимость ковша — 0.65 м³ 0.65 м³

Наибольшая высота выгрузки — 5.8 м 7.1 м

Наибольшая глубина копания — 6.2 м 7.8 м

Наибольший радиус выгрузки — 5.6 м 4.5 м

Наибольший радиус резания — 9 м

Принимаем автосамосвал со следующими характеристиками:

Марка автосамосвала — МАЗ-503А

Грузоподъемность — 7 т

Вместимость кузова — 4 м³

Время маневров при погрузке — 1.33 мин.

Время маневров при разгрузке — 1.9 мин

Принимаем бульдозер со следующими характеристиками:

Марка бульдозера — Д-535

Тип базового трактора — Т-75

Длина отвала — 2.56 м

Высота отвала — 0.95 м

Высота подъема отвала — 0.6 м

Глубина опускания отвала — 0.2 м

Уплотнение грунта вблизи фундамента при обратной засыпке производим с помощью электротрамбовки ИЭ-4502, учитывая стесненные условия работы.

Техническая характеристика электротрамбовки ИЭ-4502

Глубина уплотнения за два прохода, см 30

Размеры трамбующего башмака, мм 350 450

Характеристика электродвигателя:

Мощность, кВт (л.с.) 0,4 (0,5)

Напряжение, В 220

Частота тока, Гц 50

Частота ударов, Гц 9,3

Габариты, мм 970 475 960

Масса, кг 81,5

Состав звена:

Землекоп 3 разряда 1

Норма времени и расценка на 100 м³ уплотняемой поверхности: 1,9/ 1,33

Расчет требуемого количества транспортных средств.

N_авт=Т_цик / (t_погр+t_м.п) (18)

где Т_цик ^авт — полное время цикла автосамосвала

t_погр — время погрузки одного самосвала

t_м.п. — время маневрирования и загрузки

Т_цик = t_погр+t_м.п +Т_.пути + t_разгр.+t_м.р. (19)

где t_разгр.=2.15 мин; t_м.п =1.33 мин; t_м.р =1.9 мин

t_погр= t_ц· n_ков. (20)

где t_ц.1=24 сек_; t_ц.2=17 сек

t_ц. — время цикла экскавации

n_ков. — число ковшей в кузове одного экскаватора

n_ков.= Q/(q· г· k_е.) (21)

где Q — грузоподъемность самосвала

q — емкость ковша экскаватора г — объемная масса

k_е. — коэффициент использования ковша по емкости

k_е. = k_н. / k_п.р. (22)

где k_н. — коэффициент наполнения, k_н. = 1

k_п.р. — коэффициент первоначального разрыхления равный 1.15

k_е.=1/1,15=0.87

T_пути = 120 l_тр / V (23)

где L_тр — дальность транспортирования грунта

V — средняя скорость автосамосвала, км/ч

T_пути = 120· 18/30=32 мин.

n_ков=Q/q^.. k_е. (24)

n_ков.1 = 7 / (0.65· 1.65·0.87) =7 штук

n_ков.1 = 7 / (1.65· 1.65·0.87) = 7 штук

t_погр.1=7^. 24/60=2.92 мин.

t_погр.2=7^. 24/60=2.1 мин.

Т_цик.1 = 2.15+2.92+32+1.9+1.33 =40.3 мин.

Т_цик.2 = 2.1+1.9+1.33+32+2.15 =39.48 мин.

N_авт1 = 40.3/(2.92+1.33) =9 автосамосвалов

N_авт2 = 39.48/(2.1+1.33) =11 автосамосвалов

4. Технико-экономическое сравнение вариантов производства работ

1) Определение сметной себестоимости.

Сменная себестоимость выполнения комплексного процесса земляных работ определяется как сумма прямых затрат и накладных расходов по формуле С = [1,08 У (С_м.смⁱ · nⁱ · T_смⁱ)]/V (25)

где 1,08 — коэффициент накладных расходов на эксплуатацию машин С_м.см.ⁱ — себестоимость i-той машины одной машиносмены

nⁱ — количество машин i-го вида

T_смⁱ — время работы машины i-го вида на объекте Т_смⁱ = V / H_вырⁱ_. (26)

Вариант № 1

Экскаватор ЭО-4123

С_мсм — себестоимость машины С_мсм=3560 руб.

Время работы экскаватора на объекте Т_см^э=V_э.р./N_выр^см (27)

где V_э.р.-объем экскаваторных работ

N _выр^см -сменная норма выработки экскаватора

N _выр1^см = 8?100/Н_вр^тр

N _выр1^см = 8?100/1.7= 470 м³/см Т_см^э =7629/470=16 см Автосамосвал МАЗ-503А С_{м. см.}= 3112 руб.

N_авт1 = 9 автосамосвалов Т_см^авт. =16 см

2) Определение себестоимости, т. е. суммарных затрат при проведении работ по устройству котлована:

С₁=1,08 (3560· 1·16+3112·9·8)= 545 495 руб./м³

С_е1=545 495/9084.4=60 руб.

Вариант № 2

Экскаватор ЭО-652

С_мсм=3896 руб.

Время работы экскаватора на объекте Т_см^э=V_э.р./N_выр^см (28)

где V_э.р. — объем экскаваторных работ

N _выр^см -сменная норма выработки экскаватора

N _выр1^см = 8?100/Н_вр^тр (29)

N _выр1^см = 8?100/1.8= 444 м³/см Т_см^э =7629/444= 17 см С₂=1,08 (4896· 1·17+3112·11·17)= 718 390 руб./м³

С_е2=718 390/9084.4=79 руб.

3) Определение удельных приведенных затрат.

П_е=С_е+Е_н^.К_уд (30)

где К_уд — удельные капитальные вложения на единицу продукции годового объема.

К_уд = У (М_оптⁱ· nⁱ)/П_год (31)

где П_год — годовая производительность ведущей машины:

П_год = Н_выр^см· Т_год (32)

П_год1 = 470· 380 = 178 600 м³/год П_год2 = 444· 380 = 168 720 м³/год М_опт1^э. = 1 200 000 руб. [2. прил. 2]

М_опт2^э = 1 300 000 руб. [2. прил. 2]

М_опт^а. = 1 200 000 руб. [2. прил. 2]

М_опт^г. = 1 000 000 руб. [2. прил. 2]

К_уд1 = (1 200 000· 1+1 200 000·9) / 178 600 = 67 руб.

К_уд2 = (1 200 000· 1+1 300 000·11) / 168 720 = 92 руб.

П_е1 =60+67· 0,12 = 68 руб.

П_е2 =79+92· 0,12 = 90 руб.

4) Расчет трудоемкости экскаватора.

Q_е = УQ/V (33)

УQ_м = Q_экс. + Q_авт. (34)

где Q_экс — затраты на использование экскаватора;

Q_авт — затраты на использование автосамосвалов;

Q_м = Q_экск+Q_авт (35)

Q_экск1 = n_зв· Т_экск·8 =1· 16·8 = 128 ч· час (36)

Q_экск2 = n_зв· Т_экск·8 =1· 17·8 = 136 ч· час (37)

Q_авт1 = n_зв· Т_авт·n_м·8 = 1· 16·9·8= 1152 ч· час час (38)

Q_авт1 = n_зв· Т_авт·n_м·8 = 1· 17·11·8= 1496 ч· час (39)

Q_м1 = 128+1152 = 1280 ч· час

Q_м2 = 136+1496 = 1632 ч· час

Q_е1 =1280/9084.4 = 0.14 ч· час/м³

Q_е2 = 1632/9084.4 = 0.17 ч· час/м³

5) Продолжительность выполнения работ

Т₁= Т_эк1=16 смен

Т₂= Т_эк1=17 смен

Таблица 2 - Технико-экономические показатели

Для данного технологического проектирования применим 1 вариант комплектов машин:

Экскаватор одноковшовый, оборудованный обратной лопатой ЭО-4123 с гидравлическим приводом с емкостью ковша q=0.65 м³.

В комплект машин для транспортирования груза выбираем автосамосвал по емкости ковша экскаватора — МАЗ-503А с грузоподъемностью Q = 7 тонн и вместимостью кузова 4 м³

Уплотнение грунта вблизи фундамента при обратной засыпке производим с помощью электротрамбовки ИЭ-4502, учитывая стесненные условия работы.

5. Расчет экономической эффективности

Общий экономический эффект при производстве работ по 1 варианту Э =Э₁±Э₂ (40)

где Э₁ — экономический эффект от уменьшения себестоимости Э₂ — экономический эффект от уменьшения продолжительности Э₁ = (С₂-С₁)+Е_н(К₂-К₁) (41)

где С₁, С₂ — полная себестоимость К₁, К₂ — полные капитальные вложения К= (М_оптⁱ· nⁱ·Tⁱ)/T_год (42)

Э₂ = 0,5Н_расх(1-Т₁/Т₂) (43)

где Т₂ > Т₁

0,5 — коэффициент условно-постоянной части накладных расходов Н_расх — накладные расходы

Н_расх = 0,08C₂/1,08 (44)

где С₂ — большая себестоимость Н_расх =718 390· 0,08/1,08 = 53 214 руб.

К₁= (1 500 000· 1·36+1 150 000·36·8+950 000·1·11+1 000 000·1·109)/380= 1 328 026 руб.

К₂= (1 200 000· 1·43+1 150 000·43·8+950 000·1·11+1 000 000·1·109)/380= 1 491 184 руб.

Э₁ = (718 390−545 495)+0,12 (880 357−107 143) = 265 681 руб.

Э₂ = 0,5· 53 214 (1−16/17) = 1570 руб.

Экономический эффект

Э = 265 681+1570 = 267 251 руб.

Из результата экономического сравнения следует, что наиболее эффективно использование комплекта машин по I варианту.

6. Описание принятых методов производства работ. Расчет забоя

1. Геодезическая разбивка земляных сооружений заключается в обозначении их положения на местности. Разбивку здания начинают с главных осей сооружения (осей наружных стен). В натуру выносят одну из осей, затем путем промеров некоторую точку. Установив теодолит в этой точке, строят два прямых угла и получают заданное направление, главные оси котлована закрепляют на местности с помощью постоянных знаков. После закрепления знаков в грунте вокруг здания параллельно наружным стенам, на расстоянии 3−4 м устраивают обноску. На досках обноски с помощью мерной рулетки размечают осевые линии фундаментов, стен, бровки котлована и траншей, фиксируют их гвоздями и соответствующими надписями. Чтобы перенести разметку с обноски на поверхность земли, между противоположными досками обноски протягивают проволоку, а точке пересечения опускают отвес.

2. Разработка котлована.

Разработка грунта ведется экскаватором ЭО-4123, оборудованным обратной лопатой и емкостью ковша 0.65 м³.

Работа экскаватора имеет циклический характер. Рабочий цикл состоит из следующих операций: набор грунта ковшом, подъем ковша и поворот на выгрузку, поворот в забой и опускание ковша.

Разработка ведется одной лобовой проходкой с отгрузкой грунта в транспортные средства — автосамосвалы МАЗ-503А, и тремя боковыми проходками с отгрузкой грунта в транспорт.

3. Срезка недобора грунта

После отрывки котлована проводят срезку недобора толщиной = 0,2 м бульдозером Д-535 на базе трактора Т-75. Срезанный грунт вынимается из котлована и отгружается в транспорт (МАЗ-503А).

4. Засыпка котлована.

После устройства фундамента необходимо произвести обратную засыпку, которая проводится бульдозером Д-535 послойно (толщина слоя 0,2 м). Параллельно засыпке производятся работы по уплотнению грунта электротрамбовкой ИЭ-4502.

Расчет забоя.

Применяем разработку котлована прямолинейными лобовыми проходками.

Так как выполняется соответствие

b/R_p=60/9=6.7 м

Ширина проходки

В=2 (45)

где l_n — длина передвижки

R_р.о — оптимальный радиус резания

l_n = R _рез^.max — R _выг. (46)

R_р.о= 0,9 R _рез^.max (47)

l_n = 9−5.8=3.2 м

R_р.о= 0,9 9 = 8.1 м

В=2= 7.5 м

Принимаем В=8 м.

Число проходок:

n= b/В (48)

n=60/8=8 шт.

7. Мероприятия по технике безопасности

Одним из важных мероприятий профилактики травматизма является подготовка рабочих к безопасному выполнению земляных работ и пропаганда знаний по технике безопасности.

Перед допуском к работе вновь принятых в организацию рабочих, а также в процессе выполнения ими работ руководитель организации обязан обеспечить их обучение и проведение первичного на рабочем месте инструктажей по безопасности труда в соответствии с требованиями СНиП 12−04−2002.

Для предотвращения воздействия на рабочих всех возможных опасностей при производстве земляных работ разработаны следующие мероприятия, обеспечивающие безопасность при их выполнении:

Земляные работы в местах расположения действующих подземных коммуникаций допускаются только после принятия мер, исключающих повреждение коммуникаций, и при наличии письменного разрешения организации, ответственной за их эксплуатацию.

Разработка грунта в местах расположения действующих электрических кабелей и газопроводов допускается только в присутствии представителей организации, эксплуатирующих сети. До начала механизированной разработки устанавливают точное их залегание путем прозвонки или отрывки шурфов. В местах обнаружения действующих коммуникаций и иных сооружений, не указанных в проекте, земляные работы должны быть приостановлены и приглашены представители организаций, эксплуатирующие эти коммуникации.

Работа экскаваторов и других строительно-дорожных машин непосредственно под проводами действующих линий электропередачи любого напряжения запрещается. В случае необходимости выполнения этих работ по согласованию с соответствующими организациями обесточивают линию и принимают меры, исключающие повреждение линий электропередачи работающими механизмами.

Основной причиной травматизма на земляных работах является обрушение грунтовых масс при их разработке вследствие повышения допускаемой высоты вертикальных стенок грунта и крутизны откосов, недостаточного крепления стенок грунта, неправильной разборке креплений. Поэтому при проведении работ следует учитывать следующие показатели: допустимая высота вертикальных стенок в глинах; допустимая крутизна откосов.

Для крепления вертикальных стенок котлована применять следующие крепления: горизонтальное крепление с прозорами через одну доску.

Основные требования к безопасной эксплуатации машин и механизмов следующие: исправное состояние машины, применение только безопасных методов работы машин, достаточное освещение рабочих мест, наличие сигнализации.

При проведении работ по отрывке котлована должны быть также проведены следующие мероприятия: грунт, выброшенный из котлована, разместить на расстоянии 1 м от бровки; устройство для безопасного спуска людей в котлован; обеспечение отсутствия людей в зоне действия рабочих органов землеройных машин (находиться под ковшом или стрелой). Запретить пребывать посторонним людям в радиусе действия экскаватора 5,5 м; производить какие-либо работы со стороны забоя Несмотря на то, что строительная площадка, на которой производятся земляные работы, носит временный характер, инженерно-технические работники и механизаторы не должны снижать требования по охране труда.

При разработке грунта экскаватором необходимо руководствоваться СниП 12−04−2002 «Безопасность труда в строительстве».

В процессе производства земляных работ необходимо организовывать систематический технический контроль их качества. Систематические контрольные наблюдения ведут строительная организация, представители технического надзора заказчика и инспектирующие строительство.

Контроль качества работ заключается в установлении соответствия земляных сооружений проекту производства работ и другой технической документации.

В процессе выполнения работ необходимо организовывать контроль за их качеством, который должен заключаться в систематическом наблюдении за работами с проверкой соответствия выполненных работ проектной документации и соблюдения требований СНиП, а также действующих инструкций и конструктивных указаний.

Операции, подлежащие обязательному контролю мастера: разбивочные работы, разработка грунта, зачистка дна. Приемка выполненных земляных работ производится после их окончания заказчиком.

Оси котлована должны соответствовать разбивочной схеме, контуры проверять натяжением осей по обноске. Контроль отметки дна с учетом недобора осуществляется с применением нивелира, мерной ленты и шаблона, отклонения отметок дна котлована от проектных допускается не более чем на 5 см при условии, если эти отклонения не будут превышать толщины отсыпанного подстилающего слоя.

Основания земляного сооружения следует принимать с участием геолога. В акте приемке должны быть зафиксированы геологические данные о земляном сооружении, а также их отклонения от принятых в проекте. К акту приложить результаты лабораторных исследований основных характеристик грунтов.

Документация, предъявляемая заказчику при технической приемке законченных работ, должна содержать:

журналы работ; акты на скрытые работы (несущая способность естественных оснований, замена грунтов и плотность после их уплотнения и т. д.); ведомость постоянных реперов и акты геодезической разбивки сооружений; акты лабораторных исследований грунтов.

Непосредственный контроль за плотностью и влажностью грунта, увлажненного в земляное сооружение, возлагается на полевую грунтовую лабораторию.

В результате наблюдений устанавливают соответствие проводимых работ проектной документации и соблюдение требований технических условий, а также действующих нормативных документов.

Кроме технического контроля качества работ, выполняемого строительной организацией, необходимо освидетельствовать скрытые работы и осуществлять промежуточную приемку законченных частей земляного сооружения представителями технического надзора заказчика. При освидетельствовании скрытых работ определяют их объем и качество, а также соответствие проекту и техническим условиям или действующим нормативным документам.

Контроль качества земляного сооружения должен включать:

проверку соответствия основания земляного сооружения требованиям проектов технического или производства работ;

предварительное обследование грунтов, предназначенных для отсыпки насыпей;

текущее наблюдение за качеством работ по укладке и уплотнению грунтов.

Общее число проб грунта, отбираемых в карьерах, выемках, резервах и насыпях, должно обеспечивать полноту контроля. Необходимо брать не менее одной пробы на каждые 100 м³ разработанного или уложенного в насыпь грунта.

Технология строительного проицессов. // А. А. Афанасьев, Н. Н. Данилова СНиП 12−01−2004 Организация строительства. / Госстрой России — М: ГУПИПП, 2005

СНиП 3−02.01−87 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Госстрой СССР.

СНиП 12−04−2002 Безопасность труда в строительстве. Строительное производство/ Госстрой России — М: ГУПИПП, 2002

ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып.1. Механизированные и ручные земляные работы / Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1989. — 224 с.

ЕниР. Общая часть / Госстрой СССР. — М.: Прейскурантиздат, 1987. — 38 с.

Земляные работы. Л. В Гришунин и др. Стройиздат, 1990

Расчеты экономической эффективности применяемых машин в строительстве, Канторер С. Е. 1972 г.

«Земляные работы». справочник строителя / А. К. Рейш, С. М. Борисов.