Производство планировочных работ в зимнее время в г. Уфа на площадке размерами 300х400 м и рытье котлована с вывозкой в отвал грунта на 5 км

• Глава 1. Подсчет объемов земляных работ
• 1.1 Подсчет объемов планировочных работ
• 1.2 Вычисление среднего расстояния перемещения грунта из выемки в насыпь
• 1.3 Подсчет объема грунта в котловане
• Глава 2. Подбор техники для производства земляных работ
• 2.1 Подбор скреперов для перемещения грунта из выемки в насыпь, определение их производительности
• 2.2 Определение производительности скреперов
• 2.3 Определение производительности бульдозера
• 2.4 Определение производительности вибрационного катка
• 2.5 Подбор экскаватора для рытья котлована и автосамосвалов для вывозки грунта на данное расстояние
• 2.6 Определение производительности экскаваторов
• 2.7 Подбор количества самосвалов
• Глава 3. Размораживание грунтов
• 3.1 Экономические расчеты по размораживанию грунтов по программе SPSWRMR
• 3.2 Размораживание грунта холодной водой
• 3.3 Размораживание грунта электрическим током
• Глава 4. Описание технологической последовательности производства работ
• 4.1 Технологический график производства земляных работ с обоснованием технологической последовательности работ
• Список использованной литературы

Глава 1. Подсчет объемов земляных работ

1.1 Подсчет объемов планировочных работ

Исходные данные для проектирования:

1. План территории строительства (рис.1)

2. Строительство производится в климатической зоне г. Уфа.

3. Подготовка земляных работ с 20 октября по 23 октября 2012 г.

4. Начало земляных работ 20 декабря 2012 г., завершение земляных работ 10 февраля 2013 г.

5. Грунт преимущественно суглинок естественного сложения в высушенном состоянии плотностью (объемной массой) G_сух = 1850 кг/м³, с коэффициентом фильтрации К_ф = 0.09 м/сут, весовой влажностью в естественном состоянии W = 13,5%, толщиной растительного слоя 0,15 м.

6. Отметка уровня грунтовых вод 43,6 м, отметка водоупора 25,8 м.

7. Планировка производится под нулевой баланс грунта.

8. Глубина котлована 5 м.

9. Грунт из котлована вывозится в отвал на 5 км.

10. Доставка строительных машин на объект строительства за 100 км.

В состав земляных работ по планировке площадки входят разработка выемок и отсыпка насыпей с перемещением грунта из выемок в насыпи, его разравниванием и уплотнением.

Планировка строительной площадки производится под нулевой баланс грунта, при которой обеспечивается нулевой баланс земляных работ, т. е. равенство объемов земляных работ в выемках и насыпях. Подсчет объемов земляных работ производится по методу прямоугольных призм. На план площадки с горизонталями (см. рис.1) наносим планировочную сетку с шагом 100 м.

размораживание грунт строительная площадка По заданным горизонталям методом интерполяции вычисляем черные отметки всех вершин элементарных участков. Для всех вершин квадратов вычисляем проектную отметку Н₀:

м, (1)

Где УН₁, УН₂, УН₃, УН₄ — сумма черных отметок таких углов планировочной сетки, в которых сходятся соответственно один, два, три или четыре угла элементарных фигур;

n — число квадратов.

УН₁ =45+45,7+45+46,4=182,1 м, аналогично УН₂=458,1 м, УН₃ = 0, УН₄ =276,9 м; n=12

H ₀ = (334,3+2*837,3+4*500,9) / 4*12=45,97 м.

Далее вычисляем рабочие отметки для всех вершин квадратов как разность между проектной и черной отметками:

(2)

где Н₀ — проектная отметка;

Н — черная отметка.

Затем наносим на план линию нулевых работ, т. е. линию пересечения проектной плоскости планировки с естественной поверхностью площадки. Теперь необходимо вычислить объем земляных работ по всем элементарным фигурам. Просуммировав соответствующие значения объемов элементарных фигур, получим объемы грунта в выемке и в насыпи (табл.1)

Таблица1

Расхождение составляет:

(V _{в -} V _н) *100%/ V _в = (22 324−21 710) *100/22 324=2,7%_,

что является допустимым.

Объем выемки превышает объем насыпи, поэтому лишние 614 м³ вывозятся в отвал.

1.2 Вычисление среднего расстояния перемещения грунта из выемки в насыпь

Теперь приступим к разработке основных планирующих документов, отражающих процесс распределения земляных масс при планировке, а именно: ведомость баланса земляных масс на площадке (табл.2), план распределения земляных масс на площадке (рис.2)

Таблица 2

Ведомость баланса земляных масс на площадке.

Исходя из ведомости баланса земляных масс, снова определим среднее расстояние перемещения грунта из выемки в насыпь:

(5)

где УVL=4 498 784 — сумма произведений объемов перемещаемого грунта на дальность этого перемещения; УV=22 324 — общий объем насыпи, м³.

L= 4 498 784/22 324 = 202 м

1.3 Подсчет объема грунта в котловане

Въезд в котлован предусматривается с расчетом уклона 12⁰, глубина котлована h = 5 м. Грунт преимущественно суглинок естественного сложения, поэтому отношение высоты откоса к его заложению 1: 0,75 (m=0,75). Исходя из этих данных, определяем длину въезда в котлован:

l = h/tg12 = 5/0,213 =23,5 м.

Объем котлована вычисляем по формуле:

V_котл=1/3р*h (r₁²+r_1*r₂+r₂²), где

r₁. r₂ — радиусы м,

h — глубина котлована, м

V_котл=11 364 м³

Подсчитаем объём грунта который нужно извлечь для устройства въезда в котлован.

V_въезда=½*f*L= (3+3.75*2) *½*5*½*23.5=308м³

Общий объем выемки грунта для устройства котлована равен:

V= V_котл + V_въезда =11 672 м³

Глава 2. Подбор техники для производства земляных работ

2.1 Подбор скреперов для перемещения грунта из выемки в насыпь, определение их производительности

Для переноса грунта из выемки в насыпь используем скреперы, которые подбираем из следующих комплектов:

Скреперы прицепные, тягачи к ним, толкач, бульдозер (для разравнивания грунта, отсыпаемого скрепером), каток прицепной, тягач к катку.

Выписываем основные характеристики прицепных скреперов (см. табл.1.)

К прицепным скреперам ДЗ-111 и ДЗ-12 в качестве тягачей подбираем тракторы Т4-АП и Т-100МЗ соответственно.

Разравнивание грунта, отсыпаемого скрепером, будет осуществляться бульдозером ДЗ-17.

Таблица 3

Технические характеристики скреперов.

Таблица 4

Технические характеристики бульдозеров.

Для уплотнения грунта подбираем вибрационный каток Д-480. Запишем его основные характеристики: марка трактора — ДТ-75; ширина уплотняемой полосы — 1,4 м; толщина уплотняемого слоя — 0,5 м; мощность двигателя — 55кВт (75 л. с.); масса — 3 т. К виброкатку подбираем тягач — трактор ДТ-75.

Таким образом, для разработки строительной площадки необходимо: скреперы для срезки грунта и перемещения его в насыпь, бульдозеры (толкачи; для разравнивания грунта), тракторы, вибрационный каток.

2.2 Определение производительности скреперов

Расчет производительности покажем на примере ДЗ-111.

(12)

Т = 480 мин, q = 4.5 м³, К_н = 0.8, К_р = 1,1, К_в = 0,75,Время цикла скрепера:

Т_ц = t_наб+ t_{дв с гр.} +t_выг+2t_пов+t_хх+t_ман, (13)

где t_наб — время набора грунта;

t_{дв с гр. -} время движения с грунтом;

t_выг — время выгрузки грунта;

t_пов — время поворота;

t_хх — время холостого хода;

t_ман — время маневра;

l_{н/в/пов/хх} — длина набора/ выгрузки/ поворота/ холостого хода.

t_наб= l_наб/v_I = () /v_I,

где В — ширина срезаемого слоя, h — заглубление, v_i — скорость на i передаче, определяем по [3], К_н = 0.9 для супесей.

t_наб= 4.50/55= 0,4 мин.

t_выг =l_выг/v_II = () /v_II =3.6/100= 0,036 мин.

t_{дв с гр} = l_гр/v_II = () /v_II,

где — среднее расстояние перемещения грунта из выемки в насыпь, t_{дв с гр} = (263,7−22,3−3,6) /100 = 2,04мин.

t_пов = l_пов/v_I = 1,5 П (l_тр+l_скр) /v_I = 20/55 = 0,36мин.

t_ман = 0,5 мин на 100 м, t_ман = 1,8 мин.

Т_ц = 0,41+0,036+2*0,36+2.04+1,8=4.97 мин.

Для каждого из рассматриваемых скреперов определяем продолжительность цикла его работы. Данные заносим в таблицу 5

Производительность скрепера ДЗ-111:

Пэск = (480/4.97) * (0.9/1.15) *4.5*0.8=272 м³/ см.

Результаты вычислений производительности скреперов заносим в таблицу 5.

Таблица 5

Продолжительность цикла работы скреперов и их производительность.

2.3 Определение производительности бульдозера

Определим производительность бульдозера ДЗ-17, разравнивающего грунт, отсыпаемый скреперами:

П_эб = (Т/н. вр.) *100 (15)

где Т — продолжительность смены, час;

н. вр. - норма времени, определяемая в соответствии с § Е2−1-23 единых норм и расценок на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы [1]

Н. вр. = 0,48

П_эб = (8/0,48) *100 = 1666 м³/ см

2.4 Определение производительности вибрационного катка

(16)

где l_уч — длина разрабатываемого участка, м;

В_кат — ширина уплотняемой полосы, м;

n — число проходок катка по одному слою (для виброкатка 3 т, n = 5);

К_в — коэффициент использования по времени (К_в = 0,75) [1]

Т_ц = l_уч/v_I + t_пов + t_ман, (17)

t_пов =l_пов/v_I=3р l _кат / v_I=3*3,14* (4,47) /84,7=0,49мин

L_уч=S_уч/b_уч

S_уч=V_p/h_cл=60/0.5=120м^2,b_уч =7.86м,

L_уч=120/7.86=15 м

Т_ц = 15/75+2*0.56+0.5=1.8мин

П _экат. = (480/1.8) * (15*1.4/5) *0.8=884.8 м ² /см

2.5 Подбор экскаватора для рытья котлована и автосамосвалов для вывозки грунта на данное расстояние

Целесообразный выбор экскаватора зависит от объема земляных работ и заданного срока. Нам необходимо разработать 11 672м³ грунта (см. п. 1.3) в кратчайшие сроки.

Согласно таблице зависимости вместимости ковша от объема работ и высоты забоя можно принять экскаватор с емкостью ковша около 1 м³. В соответствии с заданием, грунт в котловане будет разрабатываться экскаватором с оборудованием «прямая лопата» .

Выписываем из справочного пособия марки двух конкурирующих экскаваторов с подходящей вместимостью ковша и их характеристики (см. табл.3).

Таблица 3.

Технические характеристики одноковшовых экскаваторов.

2.6 Определение производительности экскаваторов

Расчет производительности ЭО-4321Б:

м³/сут, (6)

где T=480мин — продолжительность смены, час.

T_ц — продолжительность цикла работы скрепера, мин.

q — геометрическая вместимость ковша экскаватора, м³;

К_н — коэффициент наполнения ковша экскаватора (для прямой лопаты К_н = 1,1);

К_р — коэффициент первоначального разрыхления грунта (для супеси К_р = 1,03);

К_в — коэффициент использования по времени (К_в = 0,75);

Т_ц=t*K_б* Кгр*Кп/ 60, мин, (7)

где

t — Продолжительность рабочего цикла при угле поворота 90⁰, с;

K_б =1.25 — коэффициент учитывающий реальный угол поворота б=135⁰

К_гр — коэффициент, учитывающий категорию грунта (для супеси

К_гр = 1);

К_п — коэффициент, учитывающий погрузку (при выгрузке в автосамосвал К_п = 1,1.

Т_ц=17*1*1*1,1*1,1/60 = 0,42 мин.

П _ээ = (480/0,34) *1* (1.1/1.03) *0.75=897.2 м ^3/см.

Аналогично для ЭО-4324Б производительность равна:

П_ээ =802 м³/ cм.

Из двух рассмотренных вариантов, выбираем экскаватор той марки производительность которой больше, т. е. ЭО-4321Б П_ээ = 897.2 м³/ cм

2.7 Подбор количества самосвалов

Считается рациональным, когда автомобиль загружают 4−7 ковшами.

Масса грунта в одном ковше:

т, (9)

где G_ск — объемная масса грунта, т/м³;

w — весовая влажность,%.

q = 1 м³, G_ск = 1,850т/м³, w = 13,5%, Q = 12 т.

m=1*1,850* (1+13,5/100) *1.1/1.03=2.2 т.

исходя из этого возьмем самосвал КРАЗ-256Б1, грузоподъемность которого Q=12т.

n_ковш = Q/m =12/2.2=5ковшей.

Определим время цикла самосвала:

Т_ц = Т_пог + 2L/v + Т_раз + Т_ман, мин

где Т_пог = Т_цэкс*n_ков=0,35*5=1,75 мин. — время погрузки грунта;

L — длина пути (L = 5 км); v — скорость самосвала (v = 18,8 км/ч = 18,8/60=0,313 км/мин); Т_раз =1мин. — время разгрузки грунта; Т_ман — время маневра (Т_ман = 0,5 мин на 1 км, Т_ман = 5 мин);

мин,

м³/см.

Количество самосвалов определяется по формуле:

(11)

где П_ээ =897,2 — производительность экскаватора, м³/см; П_эа =120 — производительность автосамосвала, м³/см; G_сух=1,850 — объемная масса грунта, т/м³; w =13,5 — весовая влажность,%. шт, — необходимое количество самосвалов КРАЗ — 256Б1 для экскаватора ЭО-4321Б.

Глава 3. Размораживание грунтов

3.1 Экономические расчеты по размораживанию грунтов по программе SPSWRMR

1. Базовые тарифные ставки рабочих в строительстве

Разряд рабочего 1 2 3 4 5 6

Тарифная ставка руб/час8,79 9,53 10,43 11,17 13,56 15,80

Текущая часовая ставка определяется путем умножения тарифной ставки на индексирующий коэффициент, величина которго в 2009 году составляла К=4,38.

2. Затраты труда и цены.

Обвалование площадки размером 12×20м (240м²) валиками снега и др. для удержания воды, тарифная ставка рабочего 3 разряда — 8 часов.

Заливка 1 м³ воды под слой снега, тариф. ст. рабочего 4 разряда — 0,2 часа.

Приготовление 5 м³ водного раствора NaCl с барботированием сжатым воздухом от компрессора, тариф. ст. рабочего 4 разряда — 0,2 часа.

Заливка 1 м³ раствора NaCl в скважины, тариф. ст. рабочего 4 разряда — 0,3 часа.

Бурение в мерзлом грунте 10 м скважин диаметром 10 мм электрической или пневматической дрелью, тариф. ст. рабочего 5 разряда — 0,4 часа.

Установка (забивка молотком) стальных электродов диаметром 8−10 мм в скважины глубиной до 1,5 м в мерзлом грунте и их подключение к электросети, на 100 шт. по тариф. ст. рабочего 5 разряда — 1,5 часа.

Демонтаж электропроводок к электродам и их удаление после размораживания грунта, на 100 шт. по тариф. ст. рабочего 4 разряда — 1,5 часа. Поливомоечная машина с цистерной вместимостью 5 м³ для перевозки воды или водных растворов NaCl на расстояние до 5 км, 4 рейса в смену, базовая стоимость 65 руб/час; бурильная машина на базе колесного трактора для бурения скважин диаметром 100−200 мм производительностью до 100 м скважин в смену, базовая стоимость 50 руб/час, текущую стоимость машину-смены получают умножением базовых стоимостей машино-часа на величину индексирующего коэффициента и на 8 (число часов в смене). Цены на ресурсы: вода 20руб/ м³, сталь на электроды и их изготовление 25 000руб/т, сухой NaCl 6500руб/т, электроэнергия 3,5 руб/кВт-ч.

Строительная площадка 300×400 м подлежит планировке под «нулевой баланс», грунт-суглинок с объемной плотностью скелета в сухом состоянии 1850 кг/м³, весовая влажность грунта 13,5%, коэффициент фильтрации 0.09 м/сут.

Среднезимняя температура — 9,4 ⁰С, число суток с температурой ниже 0 ⁰С-159, снеговой покров за зиму 0,5 м.

Для снижения глубины замерзания грунта производится до начала зимнего периода его вспахивание плугом на глубину 0,25 м на территории в половину площади строительной площадки (60 000 м²), на которой будет производиться разработка грунта.

Ее разбиваем на три захватки по 20 000 м². На каждом из них планируем размораживание грунта выполнять участками по 30×10=300 м².

Начало работ по разработке и перемещению размороженного грунта из выемки в насыпь планируется с 20 декабря, окончание 10 февраля, в связи с чем завершение работ на 1, 2 и 3 захватке от начала зимнего периода предусматривается соответственно через 58, 73, 88 суток.

3.2 Размораживание грунта холодной водой

1.1 Обваливание площадки 30×10=300 м²:

руб.

Их количество на трех захватках:

1.2 Заливка 1 м³ воды под снег:

руб.

Объем воды по расчету для размораживания грунта на всех трех захватках:

1.3 Стоимость 1 м³ привозной воды:

руб/м³.

Весь объем привозной воды: м³

1.4 Стоимость машино-смены поливомоечной машины с цистерной вместимостью 5 м³:

руб. /см.

Потребное количество машино-смен для перевозки всей воды при четырех рейсах в смену:

3.3 Размораживание грунта электрическим током

1. Бурение дрелью в мерзлом грунте скважин d=10мм

руб/м

Длина всех скважин на всех трех захватках при количестве их по 395 шт. на участках 30×10=300м²:

м

2. Установка и подключение электродов

Количество установок электродов:

м³

3. Демонтаж электропроводок с удалением электродов:

руб. /м³

Количество удалений электродов (раз)

4. Цена на электроэнергию: руб/кВт-ч

Расход электроэнергии для размораживания грунта на всех участках трех захваток:

кВт-ч

5. Стоимость стальных электродов диаметром 10 мм, длиной 1 м в количестве 1200шт: руб. /т. Расход стали на электроды при ее плотности 7,8 т/м³:

Глава 4. Описание технологической последовательности производства работ

4.1 Технологический график производства земляных работ с обоснованием технологической последовательности работ

1. Предварительное рыхление осуществляет трактор плугом на глубину 0,25 м с 20 по 23 октября 2012 г.

2. Размораживание грунта осуществляется холодной водой с 20 декабря в течение всего времени земляных работ. Время разморозки на участке составит: в начале I захватки — 60 ч, в начале II — 62 ч, в начале III — 67 ч. Себестоимость подготовки 1 м³ грунта к разработке 21,46 руб. Всю воду, необходимую для разморозки необходимо будет привезти

3. Разработка грунта в выемке и перемещение его в насыпь производится 2мя скреперами ДЗ-30 (производительностью П_эск =332м³/см) с 20 декабря в течение 67 смен. В качестве тягачей к скреперам используются трактор Т-100М3.

4. Разравнивание грунта на участке осуществляет бульдозер ДЗ-17.

П_э = 1666 м³/ см.

5. Уплотнение грунта на участке осуществляет вибракаток Д-480 для которого в качестве тягача используется трактор ДТ-75.

6. Разработку грунта в котловане производит экскаватор ЭО-4321Б производительностью П_ээ = 897.2 м³/ сут с 28декабря по 15 января.

7. Транспортировку грунта осуществляют 16 самосвалами

КРАЗ 256Б1 на 5 км с 28 декабря по 15января.

Описание последовательности производства земляных работ

С 20 по 23 октября 2012 г. производится предварительное разрыхление грунта плугом для снижения теплопроводности.

Исходя из производительности и времени разморозки грунта намечаем участки выемки и насыпи. Объем участка принимаем таким, чтобы он был разработан скрепером за одну — две смены. Температура наружного воздуха в среднем равна — 9.4 ⁰ С, из чего следует, что в течении 1,5 часа есть возможность отсыпать грунт на один участок насыпи не опасаясь, что он начнет смерзаться. По истечении этого времени скрепер переходит на следующий участок отсыпки. Итак, за 1,5 часа скрепер разработает, исходя из производительности, 51 м³ грунта. Толщина участка насыпи должна соответствовать максимальной толщине, которую может уплотнить виброкаток Д-480 — 0,5 м. Ширину участка принимаем равной двум размерам ширины скрепера, плюс три метра — 2,43*3+3= 10 м Длина участка L= 24 м.

Общие выводы по результатам курсовой работы.

В ходе выполнения курсовой работы были изучены и применены на практике следующие разделы дисциплины «Технология строительного производства»: производство земляных работ в зимнее время, основные способы размораживания грунта, основные формулы для расчета производительности техники и подбор наиболее экономичной техники для производства земляных работ.

При выполнении курсовой работы были рассчитаны объемы земляных работ и вычислено среднее расстояние перемещения грунта которое равно l=207м.

Строительная площадка 300×400 м подлежит планировке под «нулевой баланс». Для снижения глубины промерзания грунта производится до начала зимнего периода его вспахивание плугом на глубину 0,25 м на территории в половину площади строительной площадки (60 000 м²), на которой будет производиться разработка грунта. Ее разбиваем на три захватки примерно по 20 000 м². На каждом из них планируем размораживание грунта выполнять участками по 30×10=300 м². За первую захватку принимается та часть участка, на которой находится котлован.

При подборе техники и расчете ее производительности принимались такие условия, что при данном объеме грунта и производительности техники, все земляные работы были закончены в срок (работы на захватках ведутся параллельно).

Размораживание грунта будем производить холодной водой, т.к. расчет расхода материальных ресурсов показал нам, что этот вариант является наиболее экономически выгодным. Воду можно использовать для разморозки т. к она содержит скрытую теплоту льдообразования — 335кДж тепла. Грунт при этом из твердомерзлого состояния переходит в мерзлопластичное, при котором поддается разработке землеройной техникой.

При выполнении всех вышеуказанных условий земляные работы будут закончены раньше срока на 4 дня и к 10 февраля работы по разработке котлована прекращаются и можно начинать работы по возведению запланированного здания или сооружения.

1. 1 Косивцов Ю. Г. Энергоресурсосбережение в строительстве. Компьютерная система ТСП для строителей: Учебное пособие/ю г косивцов. Тверь: Издательство ООО" документ центр" 2012, с.268

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

3. Белецкий Б. Ф. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие. — Ростов н/Д: Феникс, 2002. — 592 с.

4. Колисниченко В. В. Справочник молодого машиниста бульдозера, скрепера, грейдера. — М.: Высш. шк., 1988. — 224 с.: ил.

5. С. К. Хамзин технология строительного производства — Москва Высшая школа 2009. — 216 с.

6. Косивцов Ю. Г. Подготовка грунтов к разработке в зимнее время: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. — Калинин: Ротапринт КПИ, 1987. — 34 с.

7. Косивцов Ю. Г. Расчет объемов земляных работ при планировке строительных площадок и отрывке котлованов и траншей: Методические указания для курсового и дипломного проектирования. — Калинин: Ротапринт КПИ, 1985. — 32 с.

8. Машины для земляных работ. / Под ред. М. Д. Полосина, В. И. Полякова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 19 948. — 288 с.: ил.

9. Погрузочно-разгрузочные работы. / Под ред. М. П. Рядзова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1988. — 442 с.

10. Смородинов М. И. Водопонизительные установки. — М.: Стройиздат, 1984. — 117 с.

11. Технология строительного производства. / Под ред.О. О. Литвинова, Ю. И. Белякова. — К.: Вищашк. Головное изд-во, 1984. — 479 с.