Производство работ по возведению железнодорожного участка

В данной курсовой работе мною был разработан проект производства работ по сооружению участка земляного полотна однопутной железной дороги 1 категории, протяжённостью 3 км, составленной из 2 продольных профилей, при этом общий участок начинается на ПК 40. Отметка первой нулевой точки находится в начале участка, на отметке 100 м над уровнем моря.

Трасса проходит по пересечению местности, которая характеризуется следующими параметрами:

— грунты;

— ситуация на местности;

— уклоны;

— кривая (где находится начало кривой НК и конец кривой КК).

В составе проекта решены следующие задачи:

— произведён подсчёт объёма земляных работ;

— решена задача оптимального распределения земляных масс;

— выбраны рациональные средства механизации для ведения земляных работ;

— разработаны технологические карты на производство отдельных видов земляных работ;

— определены сроки производства работ;

— составлен календарный график производства земляных работ на участке;

— решены и другие задачи.

1. Распределение земляных масс на данном участке

1.1 Разбивка участка на массивы

Составляется исходный продольный профиль, масштаб:

— по вертикали 2 мм=1 м;

— по горизонтали 2 см=100 м.

Наносим проектную линию на продольный профиль, в соответствии с руководящимуклоном. После определения красных отметок, определяются чёрные отметки, как разность или сумма, соответственно, для насыпи и выемки.

По рабочим отметкам (они на профилях) насыпи и выемки наносим на продольный профиль рельефа местности.

Обозначения:

— река;

— дорога;

— водопропускная труба;

— раздельный пункт.

Начерченный продольный профиль — вложен в пояснительную записку в Приложении А. На профиле красные отметки — проектные отметки, а чёрные отметки — отметки земли. Место, где насыпь переходит в выемку или где выемка переходит в насыпь, называется нулевая точка, которая наглядно показана на рис. 1.

Рисунок 1

Пример последовательности нахождения h показан на рис. 2 и приложенных к нему расчётах.

Рисунок 2

i = tg = h/600

h = tg 600

h = i600 = 0,004 600 = 2,4 (м) В условиях курсового проекта, объём земляных работ полотна определены и представлены в виде графиков попикетных объёмов. Объёмы выемки и насыпи можно определить из этого графика. Под рисунком продольного профиля в ПриложенииА изображён график попикетных объёмов. Объёмы выемок и насыпей определяются непосредственно из этого графика.

Определяется разность суммы объёма выемок и насыпей.

С целью правильно установленных границ производства работ, определяется местоположения нулевых точек.

Нулевая точка-то место на профиле, где выемка переходит в насыпь или, наоборот, т. е., где рабочая отметка равна нулю. Она определяется графически из подобия двух смежных треугольников, построенным по двум ближайшим отметкам, что наглядно показано на рис 3и в расчётах.

Рисунок 3

H₂ x = H₁ L — H₁ x

x =

Таблица 1. Ведомость местонахождения нулевых точек

Для разбивки продольного профиля, на отдельных поставщиков и потребителей, необходимо выявить на профиле места возможного заложения резервов и кавальеров. По их границам делят насыпь (выемку) на соответствующие массивы, длина которых должна быть от 100 до 400 м. При этом, в пределах массива должны быть одинаковые рабочие отметки.

Если в пределах выемки имеются разнородные грунты, то её разделяют на отдельные массивы. Глубина резерва не глубже уровня грунтовых вод.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ закладывать резервы и отсыпать кавальеры в местах переездов, на раздельных пунктах и в местах расположения зданий.

Отвалы устраиваются вблизи от выемки, где имеются понижения рельефа местности. Карьеры открывают на некотором удалении от проектного участка железной дороги.

После разбивки заданного участка на поставщиков и потребителей, определяется объём каждого из поставщиков и каждого из потребителей, при помощи графика попикетных объёмов, представленного в Приложении А.

Объём резервов (кавальеров) устанавливается из расчёта, что он равен объёму соответственной насыпи (выемки), но на одном пикете объёмов не должен превышать 6000 мі.

Объём карьера должен быть не меньше, чем сумма объёма всех насыпей:

V_кар=_нас

Объём отвала определяется в последнюю очередь из ограничений:

V_i=V_j

ЕслиV_i=V_jV_отв, т. е. объёмвсех поставщиков равен объёму всех потребителей.

Разбивка продольного профиля на поставщиков и потребителей представлена в Приложении Б.

Основными поставщиками является выемка, так же резерв и карьер. Основными потребителями — насыпь, а так же кавальер и отвал. Нумеруются на рисунке кавальер и отвал в последнюю очередь.

Продольные возки — 1−1`, 1−2`, 1−3`, 2−1`, 2−2`, 2−3`, 3−1`, 3−2`, 3−3;

Поперечные возки(возможные) -4−1`, 5−2`, 6−3`, 7−2`, 7−3`, 7−1`, 1−4`, 1−7`, 2−5`, 2−7`, 3−7`, 3−6`;

Поперечные возки (запрещенные) -1−5`, 1−6`, 2−4`, 2−6`, 3−4`, 3−5`, 4−2`, 4−3`, 5−1`, 5−3`, 6−1`, 6−2`, 4−4`, 4−5`, 4−6`, 5−4`, 5−5`, 5−6`, 6−4`, 6−5`, 6−6`;

Фиктивные возки-7−4`, 7−5`, 7−6`, 7−7`.

1.2 Выбор возможных средств механизации

Для определения минимальной стоимости распределения грунта от поставщика к потребителю, необходимо найти соответствующую дальность возки грунта (продольную или поперечную) и уяснить, какие средства механизации могут быть пригодны для этой связи. А затем, используя графики единичных стоимостей из Приложения 2 методического указания часть 1, определить то средство механизации, которое даёт минимальную стоимость работ для этой связи.

График единичной стоимости представляет собой зависимость единичной себестоимости перевозки и разработки грунта (р/мі) от дальности перевозки грунта (м). На графике сплошной линией показана зависимость при продольной возке грунта, а пунктирной — при поперечной возке грунта.

1.3 Распределение земляных масс на заданном участке на основе линейного программирования

Задача оптимального варианта производства работ, определяется решением транспортной задачи, которая формируется следующим образом:

, где

C_ij - себестоимость разработки и перевозки 1 мі грунта от i-го поставщика к j-му потребителю;

V_ij — объём перевозимого грунта от i-го поставщика к j-му потребителю.

Ограничения:

— ни один из объёмов V_ij?0;

— сумма поставщиков равна сумме потребителей.

V_i = V_j

Такие задачи решаются одним из методов линейного программирования:

— метод наименьших стоимостей (вручную);

— метод потенциалов (на ЭВМ);

Для решения транспортной задачи методом наименьших стоимостей составляется специальная таблица, называемая — матрицей (стр. 14 таблица 2.2, метод. указ. ч. 1).

Продольную дальность возки из выемки (основного поставщика) в насыпь (основной потребитель) можно определить по расстоянию между центрами тяжести соответственных массивов (плюс 50−70 м на неровности местности и разворотов транспортных средств).

Центр тяжести массива находят, как центр тяжести площади графикапопикетных объёмов рассматриваемого массива. Вычисление центра тяжести массива определяется по формуле:

Рисунок 4

Таблица 2. Ведомость подсчёта продольной дальности возки

Поперечная возка осуществляется из резерва в насыпь или из выемки в кавальеры. Дальность возки грунта является функцией средней рабочей отметки, отсыпаемой части насыпи для разрабатываемой выемки, т. е.

l_попер = f(Н_ср)

В курсовом проекте, зная Н_ср, можно сразу определить поперечную дальность возки по таблице 2.3 из методического указания, часть 1:

H_ср=, где

m= 1,5 — показатель откоса;

в-ширина земляного полотна по верху (глинистые по варианту = 7,3);

V - объём земляного полотна, рассматриваемого массива, мі;

L — длина массива.

Таблица 3. Ведомость подсчёта поперечной дальности возки

1.4 Решение задачи распределения земляных масс

По составленной матрице с помощью метода наименьших стоимостей, представляется возможность составить вариант производства работ, близкий к оптимальному.

Решение методом наименьших стоимостей заключается в следующем: отыскивается вначале из всей составленной матрицы клетка с minсебестоимостью. С этой клетки начинается заполнение соответственных строк и столбцов. Определяем стоимость производства работ по этому варианту распределения земляных масс (функционал).

Таблица 4. Матрица наименьших стоимостей

2. Детальная разработка принятого варианта

2.1 Определение состава комплекта машин и состава комплексной бригады

Составы комплекта машин определяются в соответствие с ТУ по технологии сооружения железнодорожного земляного полотна ВСН-186−75. В качестве ведущих землеройных и землеройно-транспортных машин при выполнении работ по сооружению земляного полотна применяются:

— экскаваторы с ковшами разной ёмкости от 0,65 до 2,5 мі;

— скреперы самоходные с ёмкостью ковша 8−10 мі и прицепные с ёмкостью ковша 8 мі;

— бульдозеры, мощностью до 400 кВт.

Помимо ведущих машин, в каждый комплект входят вспомогательные машины и механизмы, предназначенные для рыхления, транспортирования, разравнивания и уплотнения грунтов, содержание временных построенных (землевозных) дорог, освещения объектов и электропитание механизмов, инструментов.

Эти машины и механизмы, включенные в состав комплектов должны обеспечивать бесперебойную работу ведущих машин по возведению земляного полотна при высоком качестве производства работ.

Участок № 2 Экскаваторный

Экскаваторный комплект

Экскаваторы с прямой лопатой наиболее часто применяются для разработки выемок и карьеров и разработки грунта в забое выше уровня стоянки. Экскаваторы обратная лопата и драглайн эффективно применять при разработке выемок и резервов с рабочими отметками от 3,5 до 5 м грунта I и III группы. Выбор экскаватора зависит от объёма земельных работ и рабочих отметок выемок.

Для транспортировки грунта используют автосамосвалы, которые подбираются из расчёта, чтобы в кузов входило от 3−7 ковшей экскаватора.

Q_ac=nq = 51,251,5=9,37 (m), где

Q_ac - грузоподъёмность автосамосвала;

q — ёмкость ковша экскаватора;

— объёмный вес грунта = 1,5−2 т/мі

Рассчитываем количество автосамосвалов:

N_ac = Т_ц/t_n = 10/1,67 = 5,98=7, где

Т_ц — время цикла;

t_n — время погрузки.

Т_ц = t_n +t_гр.х + t_р + t_х.х. + t_ожид = 1,67+1,88+2+1,45+3 = 10 (мин), где

t_гр.х. = L_В/V_г. х. =2 (мин) — время гружённого хода

L_В — средняя дальность возки грунта;

V_г. х. — скорость гружённого хода;

t_n = t_n 1-гоn = 205 = 100 (сек) = 1,67=2 (мин) — время погрузки;

t_р = 2 (мин) для глины — время разгрузки;

t_х.х. = L_В/V_х.х. = 0,5334/22 =0,0242 (ч)=1,45 (мин) — время холостого хода;

t_ожид. =3 (мин) — время ожидания.

В экскаваторный комплект машин входят:

— экскаватор прямая лопата Э1252 (q = 1,25) — 1 шт.;

— автосамосвалы КрАЗ-256Б — 8 шт.;

— бульдозер — 1 шт.;

— автогрейдер — 1 шт.;

— грунтоуплотняющая машина -1 шт.;

— передвижная электростанция, мощностью от 5 до 7 кВт — 1 шт.

Комплексная бригада экскаваторного комплекта машин:

— машинист экскаватора 6 разряда — 1 чел.;

— помощник машиниста экскаватора 5 разряд — 1 чел.;

— водители автосамосвалов- 8 чел.;

— машинист бульдозера 6 разряд — 1 чел.;

— машинист грунтоуплотняющей машины — 5 разряд — 1 чел.;

— машинист передвижной электростанции мощностью от 5 до 7 кВт 5 разряд — 1 чел.;

— машинист автогрейдера 6 разряд — 1 чел.

Участок № 1 Скреперный

Скреперный комплект

Выбор рационального типа скрепера производят в зависимости от объёма земляных работ и средней дальности возки грунта. В условиях КП количество прицепных скреперов для обеспечения бесперебойного набора грунта определяется по таблице 5.

Таблица 5. Определение количества прицепных скреперов

Количество скреперов выбирается чётным. При разработке тяжёлых грунтов 2 группы, вводятся в комплект рыхлители. Для увеличения загрузки ковша в состав комплекта вводятся тракторы-толкачи. В условиях КП их количество принимается по таблице 15 методического указания части 1, по числу скреперов в комплекте.

В скреперный комплект машин входят:

— скреперы прицепные ДЗ-79А — 4 шт.;

— бульдозер на базе трактора С-100 — 2 шт.;

— рыхлитель прицепной на базе трактора С-100 — 1 шт.;

— толкач на базе трактора Т-180 — 2 шт.;

— грунтоуплотняющая машина — 1 шт.;

— передвижная электростанция, мощностью от 5 до 7 кВт — 1 шт.

Комплексная бригада скреперного комплекта машин:

— машинист скрепера 6 разряд — 10 чел.;

— тракторист 4 разряд — 1 чел.;

— помощник тракториста 2 разряд — 1 чел.;

— машинист бульдозера 6 разряд — 5 чел.;

— машинист грунтоуплотняющей машины — 5 разряд — 1 чел.;

— машинист передвижной электростанции 5 разряд — 1 чел.

Участок № 3 Бульдозерный

Скреперный комплект

Выбор рационального типа скрепера производят в зависимости от объёма земляных работ и средней дальности возки грунта. В условиях КП количество прицепных скреперов для обеспечения бесперебойного набора грунта определяется по таблице 5.

Таблица 5. Определение количества прицепных скреперов

Количество скреперов выбирается чётным. При разработке тяжёлых грунтов 2 группы, вводятся в комплект рыхлители. Для увеличения загрузки ковша в состав комплекта вводятся тракторы-толкачи. В условиях КП их количество принимается по таблице 15 методического указания части 1, по числу скреперов в комплекте.

В скреперный комплект машин входят:

— скреперы прицепные ДЗ-79А — 6 шт.;

— бульдозер на базе трактора С-100 — 3 шт.;

— рыхлитель прицепной на базе трактора С-100 — 1 шт.;

— толкач на базе трактора Т-180 — 3 шт.;

— грунтоуплотняющая машина — 1 шт.;

— передвижная электростанция, мощностью от 5 до 7 кВт — 1 шт.

Комплексная бригада скреперного комплекта машин:

— машинист скрепера 6 разряд — 10 чел.;

— тракторист 4 разряд — 1 чел.;

— помощник тракториста 2 разряд — 1 чел.;

— машинист бульдозера 6 разряд — 5 чел.;

— машинист грунтоуплотняющей машины — 5 разряд — 1 чел.;

— машинист передвижной электростанции 5 разряд — 1 чел.

2.2 Определение продолжительности производства работ

Продолжительность производства работ для различных комплектов машин определяется по формуле:

Т_к =, где:

Т_к — календарное время производства работ (смен),

V — объём разрабатываемого грунта (м),

П_вм — производительность ведущей машины,

t_см — продолжительность смены = 8,2 ч.,

0,7 — коэффициент перехода от календарных смен к рабочим.

В реальных условиях производительность определяется по ЕНИРу, где учитываются конкретные условия работы. В таблицах ЕНИРа находятся Н_вр — норма времени на 100 мі грунта, а далее определяется производительность комплекта:

(мі/ч)

Определение продолжительности производства работ для экскаваторного комплекта

q = 1,25 =>Н_вр = 1,15 ч

=66,66 (мі/ч)

Т_к = = 115,02 (смен)

Определение продолжительности производства работ для скреперного комплекта 300 мі

Н_вр(скрепер) = = 3,29 (ч)

=60,79 (мі/ч)

Т_к = = 198,30 (смен)

Определение продолжительности производства работ для скреперного комплекта 100³

Н_вр(бульдозер) = = 75,16 (ч) Н_вр= 1,7 ч.

ДН_вр= 0,1 ч.

Н_вр(скрепер прецепной)=1,7+0,1=6,7

=44,776 (мі/ч)

Т_к = = 224,45 (смен) Таблица 6. Расчёт продолжительности производства работ

2.3 Составление календарного графика

На основе количества смен, подсчитанных в предыдущем пункте 2.2, по условию курсового проекта строится календарный график производства работ для каждого участка со своими комплектами машин. При составлении графика стремятся подкорректировать такое количество смен в день ведущих машин, чтобы разрыв в работе ведущих машин каждого участка не превышал 7 дней.

Исходя из возможных реальных условий, проведённых max числа работ одновременно и учитывая основное требование: min сроки производства работ.

В календарном графике работ следует учитывать следующие ограничения:

— Если предусмотрена в массиве продольная или поперечная возка грунта, то необходимо просмотреть график сначала поперечных, а потом продольных возок.

— Если предусмотрена разработка выемки скреперным или экскаваторным комплектом, то необходимо выполнить сначала скреперные работы, а потом экскаваторные.

— Если по результатам распределения земляных масс, оказалось целесообразно на границе насыпи и выемки выполнять работу бульдозером, то эта работа выполняется в первую очередь, а только затем выполняются работы другими комплектами.

Календарный график производства работ приводится на том же рисунке, на котором изображён откорректированный вариант работ с разбивкой на отдельные участки. Работы экскаватора желательно провести в 2−3 смены, работы скрепером в 2−3 смены, работы бульдозером в 3 смены.

3. Техника безопасности

При выполнении земляных работ соблюдается правила техники безопасности, изложенные в СНиП III — 4 — 80 (техника безопасности в строительстве).

Разработку выемок необходимо производить с откосами, предусмотренными СНиП. Бровки выемок должны быть свободны как от статических, так и от динамических нагрузок.

Движущиеся по отсыпанной насыпи транспортные и землеройные машины не должны приближаться к бровке ближе, чем на 0,5 м. При работе в ночное время рабочие места должны быть освещены, а землеройные, транспортные и землеройно-транспортные машины должны иметь индивидуальное освещение.

3.1 При работе с экскаватором

При разработке грунта экскаватором рабочим запрещается находиться под ковшом или стрелой и производить работы со стороны забое. Экскаватор может перемещаться только по ровной поверхности, а при слабых грунтах по настилу из шпал или счётов. Во время перерывов в работе ковш экскаватора должен быть опущен на землю. После окончания работы машинист обязан прочно установить ковш, затормозить экскаватор.

3.2 При работе со скрепером

При работе на насыпи гусеницы трактора и колеса машины должны быть не ближе 1 м от края насыпи.

Во время движения скрепера запрещается устранять неисправности машины, регулировать и смазывать её.

Скрепер запрещается использовать при разработке глинистых грунтов в дождливую погоду, при движении на подъём свыше 20 и при спуске свыше 30, при поперечном уклоне местности превышающем 12.

Машинист скрепера не должен делать резких поворотов агрегата, особенно на косогорах, что зачастую приводит к сползанию трактора.

3.3 При работе с бульдозером

При работе бульдозера запрещается во избежание поломки или опрокидывания машины поворачивать его загруженным или заглублённым в грунт отвалом. Около мест подземных сооружений разрешается работать только в присутствии мастера или производителя работ.

При продольном движении по свеженасыпанному грунту не разрешается приближаться к бровке насыпи ближе, чем на 1 м во избежание сползания бульдозера под откос.

Запрещается перемещать бульдозером грунт на подъём более 15 и под уклон более 30, а так же выдвигать отвал за бровку откоса выемки при сталкивании грунта под откос.

3.4 Транспортные работы

При работе автосамосвалов не допускается движение машин с поднятым кузовом. Запрещается движение задним ходом к месту загрузки на расстоянии более 5 метров. нельзя оставлять автосамосвалы на уклонах или подъёмах.

При выгрузке грунта из самосвала на насыпь, расстояние от оси заднего колеса до бровки естественного откоса отсыпаемого грунта должно быть не менее 2 метров.

4. Контроль качества производства работ

Качество земляных сооружений проверяют систематически в процессе устройства, а так же перед сдачей их по назначению.

В процессе производства работ проверяют правильность разбивочных осей, контролируют высоту насыпи и глубину выемки, размеры в плане, соблюдения откосов, предохранение выемки (насыпи) от переувлажнения, пересыхания, размыва ливневыми или талыми водами и тому подобное.

Высоту отсыпаемой насыпи контролируют с помощью нивелира и рейки, а откосы с помощью наугольника — шаблона.

После завершения работ составляют исполнительные рабочие чертежи, подтверждающие соответствие выемки (насыпи) техническим условиям и проектным требованиям. К чертежам прилагают акты лабораторных испытаний грунтов на прочность, влажность, допустимую нагрузку и другие документы, подтверждающие возможность использования земляного сооружения по назначению.

В последнее время получили распространение полевые методы исследования грунтов, основанные на исследовании проникающих излучений радиоактивных волн.

Список используемой литературы

1 Проектирование производства земляных работ часть 1 ПГУПС 2000 г.

2 Проектирование производства земляных работ часть 2 ПГУПС 2004 г.

3 Конспект лекций