Производство работ по сооружению участка железнодорожного земляного полотна

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Кафедра пути и строительства железных дорог Курсовой проект По дисциплине: «Технология, механизация и автоматизация железнодорожного строительства»

На тему: «Производство работ по сооружению участка железнодорожного земляного полотна«

Выполнил:

студент 283 группы Пичеев А.В.

Проверила:

Щенникова Т. В.

Самара 2010

1. Исходные данные по проектированию производства земляных работ

1.1 Технические параметры земляного полотна

1.2 Определение объемов земляного полотна

1.2.1 Обработка продольного профиля

1.2.2 Определение общих объемов земляных масс с учетом необходимых поправок

1.3 Производство подготовительных и отделочных работ

2. Распределение земляных масс

2.1 Построение графика попикетных объемов

2.2 Определение характеристик производственных участков с использованием кривой распределения земляных масс

3. Выбор способов производства земляных работ

3.1 Выбор приемлемых вариантов комплектов машин для производства земляных работ

3.2 Расчет технико-экономических показателей и сравнение вариантов комплектов машин для производственного участка земляных работ

4. Проектирование технологии, организации труда и технологические расчеты при проектировании производства земляных работ

4.1 Проектирование технологических схем производства земляных работ

4.1.1 Производство работ скреперами

4.1.2 Производство земляных работ бульдозерами

4.1.3 Производства работ экскаваторами — прямая лопата

4.2 Тяговый расчет при работе скрепера ДЗ-26

4.3 Расчет производительности ведущих машин, их количества и сроков производства работ для каждого производственного участка

4.4 Выбор марок автосамосвалов и определение их потребного количества при экскаваторной разработке

4.5 Организация труда при производстве земляных работ

5. Проектирование календарного графика производства земляных работ

6. Проектирование технологической карты

6.1 Область применения

6.2 Организация и технология строительного процесса

6.2.1 Схема производства работ

6.2.2 Указания по производству работ

6.2.3 Калькуляция затрат труда и заработной платы на производство земляных работ

6.2.4 График производства работ

6.2.5 Материально-технические ресурсы

6.3 Технико-экономические показатели

7. Технико-экономические показатели земляных работ

8. Проектирование варианта производства буровзрывных работ

9. Мероприятия по технике безопасности при производстве земляных и буровзрывных работ

9.1 Меры безопасности при работе экскаватора в забое

9.2 Меры безопасности при работе скрепера

9.3 Меры безопасности при работе бульдозера

9.4 Меры безопасности при буровзрывных работах Список используемой литературы

Целью курсового проекта является разработка комплекса вопросов, касающихся производства работ по сооружению участка железнодорожного земляного полотна протяженностью три километра.

Предполагаем, что строительство ведется в районе умеренного климата в период положительных температур. Трасса проходит через кустарник, хвойный лес, пустошь, березовый лес. Данная ситуация учтена при разработке пункта 1.3. На заданном участке расположен железобетонный мост отверстием 50 м (ПК 895+00), железобетонная труба отверстием 4 м (ПК905+00). Имеются два участка кривой пути: R=2000 м и R=2500 м; участок косогора с показателем n=7 и участок ломаного профиля. Предполагая, что участок выемки от ПК 907+60,73 до ПК 914+78,47 сложен скальными грунтами VIII категории. Производим разработку варианта производства буровзрывных работ. Все разделы разрабатываются с учетом требований техники безопасности и с соблюдением условий, связанных с охраной окружающей среды.

1. Исходные данные по проектированию производства земляных работ

1.1 Технические параметры земляного полотна

Основными документами при проектировании земляных работ являются продольный профиль, на котором указаны рабочие отметки насыпей и выемок, искусственные сооружения, кривые участки пути, растительность в пределах полосы отвода, и поперечные профили земляного полотна.

Категория железнодорожной линии-1;

Вид грунта — песок;

Срок производства работ-60 суток.

Рис. 1.1. Типовой поперечный профиль насыпи из недренирующего грунта:

а) с резервами; б) без резервов;

1 — основная площадка; 2 — сливная призма; 3 — бровка насыпи; 4 — откосы насыпи; 5 — резервы; 6 — бермы; 7 — водоотводные канавы; 8 — границы полосы отвода Технические параметры конструктивных элементов земляного полотна определяются в соответствии с СТНЦ-01−95 «Железные дороги колеи 1520мм».

Определение основных технических параметров земляного полона (рис. 1.1;1.2) заключается в:

— установлении ширины основной площадки земляного полотна, возводимого участка железнодорожной линии;

— определении уширения земляного полотна в кривом участке пути;

— определении откосов насыпей и выемок.

Рис. 1.2. Типовой поперечный профиль выемки с кавальерами в недренирующих грунтах:

а) без закюветных полок; б) с закюветными полками шириной с;

1 — основная площадка; 2 — сливная призма; 3 — бровка выемки; 4 — откосы выемки; 5 — банкет; 6 — кавальеры; 7 — бермы; 8 — границы полосы отвода; 9 — забанкетная канава; 10 — нагорная канава; 11 — кюветы; 12 — закюветные полки Ширина основной площадки земляного полотна, зависит от вида грунта и категории линии. Для данного проекта при категории линии I и вида грунта — песок, ширина основной площадки земляного полотна имеет значение =6,6 м.

На кривом участке пути при радиусах R=2500м и R=2000м величина увеличивается на величину ДB=0,3 м.

1.2 Определение объемов земляного полотна

1.2.1 Обработка продольного профиля

Данная обработка включает в себя определение пикетных положений и рабочих отметок, характерных точекнулевых мест, мест изменения ширины основной площадки земляного полотна и границ у устоев моста.

1) Определение местоположения нулевых точек Местоположение нулевых мест (переходов, выемок в насыпи и наоборот) определяем, исходя из пропорционального отношения:

(1.1)

(1.2)

Y = L — X, (1.3)

где Х — расстояние от нулевого места до ближайшей предыдущей пикетной или плюсовой точки, м;

L — расстояние между ближайшими к нулевому месту пикетными или плюсовыми точками насыпи и выемки, м;

Н₁, Н₂ - рабочие отметки указанных точек насыпи и выемки, м.

Рис. 1.3. Расчетная схема к определению местоположения нулевых точек

Определяем местоположение нулевых точек по вышеуказанным формулам и полученные величины заносим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Ведомость расчетов по определению местоположения нулевых точек.

2) Определение отметок начала и конца первого кривого участка пути.

Рис. 1.4. Расчетные схемы к определению отметок начала и конца первой кривой Отметка начала и конца кривой, требующей уширения земляного полотна, определяются по формуле:

(при Н₁ < Н₂); (1.4)

(при Н₁ > Н₂), (1.5)

где Ннкискомая рабочая отметка начала кривой, расположенная на расстоянии Lот пикетной точки с рабочей отметкой Н?, м;

НккИскомая рабочая отметка конца кривой, расположенная на расстоянии Lот пикетной точки с рабочей отметкой Н?, м;

Ннк = 1,12 + (2,39−1,12) = 1,27 (м);

Нкк = 2,41 + (5,26−2,41) = 5,88 (м).

1. Определение отметок начала и конца второго кривого участка пути.

Рис. 1.4.1. Расчетные схемы к определению отметок начала и конца второй кривой Ннк = 5,38 + (6,17 — 5,38) = 5,72 (м);

Нкк = 2,51 + (4,15- 2,51) = 3,21 (м).

3) Определение отметок начала и конца моста.

а) определение отметок передних граней устоев моста.

Рис. 1.5. Расчетная схема к определению отметок передних граней устоев моста Для определения отметок передних граней устоев моста от оси моста в обе стороны откладываем величину, равную половине отверстия моста: .

Отметки передних граней устоев моста определяем по формулам:

(1.6)

(1.7)

б) определение длины моста:

Lм = Iотв + 1,25(Н?+Н?); (1.8)

где Lм — длина моста, м;

Iотв — отверстие моста, м;

1,25- крутизна откоса конуса.

Lм = 50+ 1,25(10,36+10,19)=75,25 (м).

в) определение отметок начала и конца моста.

С данной целью откладываем в обе стороны от оси моста отрезки, равные половине длины моста: .

Рис. 1.6. Расчетная схема к определению отметок начала и конца моста Отметки начала и конца моста определяем по формулам:

Ннм = Н1 +; (1.9)

Нкм = Н2 +; (1.10)

Ннм = 8,42 + = 10,03 (м);

Нкм= 9,37 + = 9,77 (м).

1.2.2 Определение общих объемов земляных масс с учетом необходимых поправок

Объемы земляных масс будем определять, пользуясь формулой, предложенной д.т.н. профессором С. П. Першиным. Исходя из его методики, предполагается, что любой участок железнодорожного земляного полотна имеет форму полного или усеченного клина.

Рис. 1.7. Трапецеидальный клин

Рабочая универсальная формула имеет вид

, (1.11)

где Н — максимальная отметка в граничном сечении рассматриваемого участка, м;

L — длина участка, м;

m — показатель крутизны откоса земляного полотна;

В — ширина меньшего основания рассматриваемой трапеции, м;

₁(), ₂() — некоторые функции, зависящие от .

(1.12)

где Н₁, Н₂ — рабочие отметки в начале и конце рассматриваемого участка, м, причем Н₁ — минимальная отметка, Н₂ — максимальная.

Если у насыпи или выемки нет перелома крутизны откоса, то в расчетах следует принять для насыпей В=В?, для выемок В = В?+ 4,4. В кривых учитываем уширение на величину Д=0,3 м.

В общем случае формула Першина требует ввода ряда поправок.

1) поправка на наличие кюветов.

Объем кюветов определяется по формуле

V = 1,56 L, (1.13)

где L — длина участка, м;

1,56 — поперечная площадь двух кюветов, мІ;

2) поправка на объем, занимаемый трубой.

Vm=(a + 2д) (в + 2 d) Lтр; (1.14)

Lтр = В + 2m?6 + m? (H-6), (1,15)

где а, в — отверстие и высота прямоугольной трубы, м;

д, dтолщина боковых стенок и верхнего ригеля трубы, м;

Lтр — длина трубы, м.

Lтр = 6,6 + 21,5

Vm = (4+20,24) (2,5 + 20,4) 31,05 = 459,04 (мі);

3) поправка на наличие косогорости.

Дополнительный объем земляных работ на косогоре при сооружении на нем насыпей или выемок определяется по формуле

; (1.16)

(1.17)

где F_кг — увеличение площади поперечного сечения насыпи или выемки на косогоре по сравнению с прямым участком пути, м²;

m — показатель крутизны откоса насыпи или выемки;

n — показатель крутизны косогора;

Рис. 1.8. Поперечный профиль насыпи на косогоре В данном курсовом проекте вычисляем дополнительный объем работ на участке косогора, он располагается на трех пикетах.

Рис. 1.9. Расчетная схема к определению площадей т объемов на косогоре

Fкг-1 = (11 + 2 1,5 1.65)І = 2,035 (мІ);

Fкг-2 = (11 + 2 1,5 3,35)І = 3,54 (мІ);

Fкг-3 = (11 + 2 1,5 4,40)І = 4,68 (мІ);

Vкг-1 = 100 = 380 (мі); Vкг-2 = 100 = 237,54 (мі).

Определение объемов земляных работ на участке ломаного профиля.

В курсовом проекте данный участок располагается на трех пикетах. На участке ломаного профиля подсчет объемов земляных работ ведем по формуле

(1.18)

Рис. 1.10. Расчетная схема к определению площадей и объемов на участке ломаного профиля

V =. (1.19)

Площадь поперечного сечения равна сумме площадей простейших фигур

. (1.20)

Пользуясь формулами (1.30) и (1.31) и рисунками (1.14−1.16), определяем площади поперечных сечений.

При рабочей отметке 3,85 м, F? = 39,69 мІ.

При рабочей отметке 5,12 м, F? = 41,47 мІ.

При рабочей отметке 6,97 м, F? = 55,025 мІ.

Пользуясь формулой (1.29), вычисляем объем земляных работ:

V? = 100 = 4058 (мі);

V? = 100 = 4824,75 (мі);

Общие объемы земляных масс с учетом всех поправок определяются по формулам:

для насыпи

Vн = К1 К2 (Vпо формуле — Vтр +Vкг +Vсл пр), (1.21)

для выемки

Vв = К? (Vпо формуле + Vкюв — Vсл пр), (1.22)

где К?- коэффициент, учитывающий запас на укладываемость грунта в теле насыпи, К? = 1,05;

К? — коэффициент, учитывающий запас на осадку и планировку насыпей, К?= 1,13;

К?- коэффициент, учитывающий недобор грунта в выемке, К? = 0,9.

Дополнительный объем земляных масс на косогоре и поправка на наличие трубы вводится в формулу только на тех пикетах, где они находятся по заданию на профиле. Результаты подсчета объемов с учетом всех поправок сводим в ведомость попикетных объемов (таблица 1.2).

1.3 Производство подготовительных и отделочных работ

Подготовку территории строительства, которая заключается в расчистке полосы отвода, осуществляем в соответствии с утвержденными нормативами на подготовительный период строительства.

При проектировании подготовительных работ предусматриваем мероприятия, обеспечивающие рубку леса строго в зоне полосы отвода, избегая порчу лесонасаждений.

Рис. 1.11. Схема расчистки полосы отвода:

1 — разделочная площадка; 2 — корчеватель; 3 — поваленные деревья 4 — трелевочный волок; 5 — граница полосы отвода; 6 — трелевочный трактор; 7 — узкая колея; 8 — вагонетка; 9 — штабеля бревен

Намечаем последовательность работ по расчистке территории. Выбираем для этого нужные комплекты машин. Отделочные работы выполняем вслед за окончанием сооружения земляного полотна без перерыва во времени. Расчистку полосы отвода от мелколесья, пней, крупных валунов выполняем после вырубки леса в зоне полосы отвода, предусмотренной проектом. Вырубку леса производим на перегонах сплошь в пределах расположения земляного полотна, включая бермы, водоотводные устройства, линии связи, притрассовые и автомобильные дороги, а также на местах будущих карьеров и других сооружений. На станциях вырубку производим участками под станционные пути, здания и сооружения.

Пни корчуем на участках расположения мелких выемок, берм, канав, в основании насыпи высотой до 1 метра, а также на участках расположения выемок, грунт которых используем для отсыпки насыпей.

Под насыпями высотой более одного метра разрешается оставлять пни с таким расчетом, чтобы они не выступали над поверхностью земли более чем на 20 см. Пни корчуем механизированным способом, с использованием бульдозеров и корчевателей. Корчевку крупных пней производим с помощью взрыва. Мелколесье срезаем кусторезом или бульдозером. При этом острые пеньки не должны выступать над поверхностью земли. Чтобы не повредить покрышки автосамосвалов. Образовавшиеся после уваления крупных пней и корней ямы, засыпаем грунтом, однородным с грунтом основания насыпи, и тщательно уплотняем. Выкорчеванные пни, корни перемещаем к оси дороги, сжигаем или вывозим за пределы полосы отвода. Крупные камни дробим при помощи взрыва, а затем убираем за пределы полосы отвода. В последнее время достаточно широко используются мощные путепрокладчики, осуществляющие валку леса, срезку кустарника и мелколесья, корчевание пней.

Для корчевания пней и срезки мелколесья используем следующие машины и оборудование:

— гусеничный трактор и сменное оборудование к нему: бульдозер, кусторез, корчеватель-собиратель;

— цепная бензомоторная пила.

Состав комплексной бригады:

— машинист бульдозера шестого разряда — 1 чел.;

— рабочий четвертого разряда — 1 чел.

Для устройства водоотводных и нагорных канав в период подготовительных работ осуществляются разбивочные работы, обеспечивающие проектное расположение канав в плане. В процессе производства работ ведется контроль за глубиной канав и продольными уклонами. Водоотводы устраиваем до начала сооружения земляного полотна с целью предотвращения поступления к нему воды. Как в период производства работ, так и в период эксплуатации дороги. В ряде случаев водоотводы устраиваем в целях осушения местности. Водоотводы размещаем в полосе отвода с таким расчетом, чтобы расстояние от наружной бровки водоотвода до границы полосы отвода было не менее 1,5 метров. Для устройства водоотводных канав используем комплект машин:

— экскаватор-планировщик Э-4010−1шт.;

— автосамосвалы грузоподъемностью 4,5 т-2шт.;

Состав комплексной бригады:

— машинист экскаватора шестого разряда-1 чел.;

— помощник машиниста пятого разряда- 1 чел.;

— водители автосамосвалов-2 чел.

В состав отделочных работ входят:

— планировка основной площадки земляного полотна и нарезка сливной призмы;

— планировка откосов насыпей и выемок, придание им нужной крутизны;

— нарезка кюветов в выемках.

Для планировки основной площадки с нарезкой сливной призмы используем машину автогрейдер, снабженный автоматизированной системой «Профиль-30» для автоматического регулирования отвала.

Состав бригады:

— машинист автогрейдера шестого разряда — 1 чел.;

— рабочие, занятые на разбивке и установке копирного троса третьего разряда — 2 чел.

При планировке откосов с рабочими отметками до 3,5 метров используем автогрейдер, оборудованный откосниками. При больших рабочих отметках применяем экскаватор-планировщик, а для нарезки кюветов используем тот же комплект машин, что и для устройства водоотводов.

2. Распределение земляных масс

Железнодорожное земляное полотно состоит из непрерывно чередующихся насыпей и выемок.

Суммарный объём грунта всех насыпей и выемок железнодорожных линий составляет профильную кубатуру земляного полотна.

При распределении земляных масс с целью сокращения рабочей кубатуры следует максимально (по возможности полностью) использовать грунт, получаемый при разработке выемок, для возведения насыпей. В этом случае рабочая кубатура минимальна.

Решение задачи определения минимального значения рабочей кубатуры составляет сущность распределения земляных масс.

2.1 Построение графика попикетных объемов

Размещение профильной кубатуры вдоль участка возведения земляного полотна наглядно отображает график попикетных объёмов.

На каждом пикете вверх от горизонтальной нулевой оси откладываются в масштабе 1:5000 вертикальные столбики, изображающие объёмы выемок, а столбики, изображающие объемы насыпей, откладываются вниз от нулевой оси. График насыпи заштриховывается в красный цвет, а выемок — в желтый. Горизонтальный масштаб графика попикетных объёмов М 1:10 000. Если на пикете имеется одновременно выемка и насыпь, то вертикальные элементы графика откладываются и вверх и вниз соответственно по длине выемки и насыпи. Над столбиком графика указывается величина попикетного объёма насыпи или выемки, а также подсчитываются величины помассивных объёмов грунта.

График используется при решении задачи распределения земляных масс (лист № 1).

2.2 Определение характеристик производственных участков с использованием кривой распределения земляных масс

Одним из наиболее распространенных способов определения средней дальности возки грунта при продольном перемещении является графический способ.

Этот способ основан на построении кривой объёмов (рис. 5.1), обладающей следующими свойствами:

а) ордината каждой точки кривой равна алгебраической сумме насыпей и выемок, расположенных слева от начальной точки кривой до данной, причем ординаты выемок входят в сумму со знаком /+/, а насыпей — со знаком /-/;

б) восходящие ветви кривой, считая слева, соответствуют выемкам, нисходящие — насыпям;

в) вершины кривой, т. е. точки кривой, в которых ординаты меняют знак, соответствуют нулевым точкам на продольном профиле участка (точкам перехода из выемок в насыпь и наоборот);

г) всякая горизонтальная прямая, пересекающая восходящую и нисходящую ветви кривой объёмов, отсекает на кривой сегмент, образованный двумя частями кривой, соответствующими на продольном профиле участкам насыпи и выемки, объёмы которых равны между собой и измеряются на кривой величиной стрелы сегмента; эта горизонтальная секущая линия называется линией равных объёмов;

д) площадь сегмента, образованная кривой объёмов и распределительной линией, равна произведению объёма выемки на среднюю дальность возки при перемещении земляных масс из выемки в насыпь.

Ординаты кривой объемов вычисляются по формулам:

Для выемки

y=, (2.1)

Для насыпи

y=, (2.2)

Где yордината кривой объемов, м;

— коэффициент разрыхления грунта (1,04);

— вертикальный масштаб (1:10 000).

В результате распределения земляных масс на данном трехкилометровом участке определяем границы производственных участков. При перемещении грунта из выемки в насыпь среднюю дальность возки грунта определяем графически. В результате разбивки кривой имеем шесть производственных участков.

Таблица 2.1. Характеристика производственных участков

На 1, 2, 3, 4, 5 и 6 участках грунт перемещается из выемки в насыпь. На 7 участке грунт вывозим в карьер.

3. Выбор способов производства земляных работ

Выбор способов производства работ и ведущих машин осуществляется в два этапа. На первом этапе (предварительный выбор) выбираем ведущие машины, которые своими конструктивно-эксплуатационными характеристиками отвечают требованиям технологии земляных работ на конкретном участке сооружения земляного полотна. С этой целью используем рекомендации, изложенные в СНиП «Земляные сооружения» и справочных пособиях по производству строительных работ. Пользуясь рекомендациями, выбираем землеройные машины, обладающие относительно лучшими показателями по технико-экономической эффективности, получаемой при сооружении железнодорожного земляного полотна.

3.1 Выбор приемлемых вариантов комплектов машин для производства земляных работ

Выбираем ведущие машины, которые по своим конструктивно-эксплуатационным характеристикам отвечают требованиям технологии земляных работ на конкретном участке сооружения земляного полотна.

На 1 и 4 участках в качестве ведущей машины выбираем бульдозер ДЗ-110 В, т.к. средняя длина данных участков составляет 100 м, грунт перемещаем из выемки в насыпь. На производственных участках 2 и 3 в качестве ведущей машины используем экскаватор ЭО-5124, оборудованный прямой лопатой и ковшом со сплошной режущей кромкой, Vк=1,6мі, так как будет происходить разработка песчаного грунта в выемке с перемещением его в пойменную насыпь автосамосвалами. На 5 участке по результатам технико-экономического сравнения в качестве ведущей машины принят прицепной скрепер ДЗ-26 с Vк = 10 мі. Такой же скрепер задействован на 6 участке, так как условия производства работ аналогичны участку 5.

В курсовом проекте используем грунт 1 группы сложности.

3.2 Расчет технико-экономических показателей и сравнение вариантов комплектов машин для производственного участка земляных работ

1). Расчет технико-экономических показателей для производственного участка № 5: L = 490 м, V = 20 945 мі

1. Производительность ведущей машины.

На стадии выбора вариантов и механизации земляных работ производительность определяется по формуле:

=, (3.1)

Где — норма времени, чел-ч;

tПродолжительность смены, час.

2. Продолжительность производства работ.

Срок выполнения работ на данном участке определяется в сутках, исходя из принятого режима работы ведущей машины в смену по формуле:

=, (3.2)

Где — принятый режим работы ведущей машины в сутки;

Vобщий объем работ на заданном участке, .

3. Стоимость разработки 1.

Величина определяется по приближенной формуле:

=, (3.3)

где — стоимость машино-смен, руб;

— коэффициент, учитывающий накладные расходы строительства, условно отнесенный на стоимость машино-смен;

— коэффициент, учитывающий переход то норм по ЕНиР к сметным.

4. Трудоемкость разработки 1 .

Затраты труда рабочих при разработке 1 грунта определяется по формуле:

=, (3.4)

Используя вышеприведенные формулы, производим технико-экономическое сравнение для участка 2. Результаты расчетов технико-экономического сравнения отражаем в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Сравнение вариантов производства земляных работ при возведении участка железнодорожного земляного полотна

По результатам технико-экономического сравнения в качестве ведущей машины выбираем прицепной скрепер ДЗ-26, так как продолжительность производства работ, стоимость и трудоемкость 1 грунта меньше, а производительность выше, чем у самоходного скрепера.

4. Проектирование технологии, организации труда и технологические расчеты при проектировании производства земляных работ

Проектирование технологии и организации труда является одним из основных вопросов, разрабатываемых в ходе курсового проектирования, и осуществляется на каждом производственном участке сооружения земляного полотна. Основной частью для детального проектирования технологии земляных работ и организации труда по производственным участкам являются типовые технологические карты и карты организации труда.

4.1 Проектирование технологических схем производства земляных работ

4.1.1 Производство работ скреперами

В данном курсовом проекте скреперы применяются при продольной возке грунта из выемки в насыпь. При разработке выемок с перемещением грунта в насыпь, насыпь разбивается на две захватки по ширине. На первой захватке происходит разравнивание и уплотнение ранее отсыпанного грунта, на второй — отсыпка грунта. При производстве земляных работ скреперами на эффективность их использования особенно влияет правильный выбор схем движения и рациональных способов наполнения ковша скрепера при его работе в забое. При выборе схемы движения необходимо предусмотреть наикратчайший путь при перемещении грунта. Длина забоя должна обеспечивать полную нагрузку ковша. Дороги предназначены для одностороннего движения. При продольной возке грунта из выемки в насыпь скреперы движутся один за другим по кольцевой схеме: с грунтом по насыпи, затем, после разгрузки, до ближайшего съезда и обратно — за пределами насыпи. Движение скрепера между местами набора грунта и разгрузки, в одну сторону — с грунтом, в противоположную — порожняком составляет основную часть его цикла.

Для песка используем гребенчатую схему набора грунта (рис 4).

Технологическая схема сооружения земляного полотна с использованием скреперов приведена на рисунке 4.1.

Рис. 4.1 Гребенчатая схема набора грунта

4.1.2 Производство земляных работ бульдозерами

Разработка выемки бульдозером с продольным перемещением грунта в насыпь осуществляется слоями 30−40 см, начиная от откосов выемки по всей длине забоя и ширине выемки. Отсыпка насыпи бульдозерами производится горизонтальными слоями по всей ширине. Толщина слоя назначается в зависимости от принятого способа уплотнения грунта. Для уменьшения потерь грунта при его перемещении из выемки в насыпь применяется траншейный способ разработки выемки, повышающий производительность бульдозера в 1,5…2 раза. При этом способе бульдозер перемещается по траншее, образуемой в выемке предыдущими проходами. Глубина траншеи принимается равной 1,5…2 м.

Для облегчения режима резания грунта и улучшения его транспортирования набор и перемещение грунта производятся под уклон. Наиболее производительна работа бульдозеров при уклоне 10…15. Рациональная дальность перемещения грунта принимается в пределах до 100 м.

При перемещении бульдозерами грунта из выемки в насыпь отсыпка насыпи также осуществляется захватками длиной 30…35 м. Укладка первого слоя грунта начинается с дальней от выемки захватки.

Технологическая схема сооружения земляного полотна с использованием бульдозера приведена на рис. 4.2.

4.1.3 Производства работ экскаваторами - прямая лопата

В данном курсовом проекте экскаватор с оборудованием прямая лопата, ковш со сплошной режущей кромкой, который используем при разработке грунта с погрузкой в транспортные средства и дальнейшим перемещением грунта в тело насыпи.

Условия работы экскаваторов в забоях и формы проходок рассматриваем применительно к типам экскаваторов, так как конкретные формы и размеры забоев зависят от технологических характеристик экскаваторов, в том числе от траектории движения их рабочего органа — ковша. Высота забоя назначается из условия рационального наполнения ковша. Наибольшую высоту забоя принимаем равной наибольшей высоте копания. По мере отработки забой перемещается в пространство, а за экскаватором остается траншея определенной формы — проходка.

При разработке пионерной траншеи экскаватор прорезает массив, продвигаясь вперед за счет фронтальной разработки траншеи. Размеры и продольный уклон первой траншеи определяются технологическими показателями экскаватора и условиями работы транспортных средств.

Лобовая проходка неблагоприятна в том отношении, что при расположении транспортных средств позади экскаватора необходим поворот с большим углом для разгрузки ковша. Кроме того, многочисленные маневры транспортных средств в траншее часто затруднены, что обуславливает некоторое затруднение работы и снижение выработки. Поэтому после разрезки массива лобовой проходки приступаем к дальнейшей отработке выемок, из бортов разрезной траншеи боковыми проходками, которые создают лучшие условия для работы. Разработку ведем при установлении экскаватора и автосамосвала на одном уровне при угле поворота 30°-60°. На продольном профиле проходка располагается в виде параллельных ярусов при односторонней вывозке грунта.

Технологическая схема сооружения земляного полотна с использованием экскаваторов приведена на рис. 4.3.

4.2 Тяговый расчет при работе скрепера ДЗ-26

Работа скрепера с тягачом или в прицепе с трактором возможна при соблюдении условия, выражаемого уравнением движения Р_к > W, (4.1)

где Р_к — сила тяги тягача или трактора, Н;

W — общее сопротивление грунта при работе скрепера, Н.

Схема сил сопротивления при наборе грунта скреперами приведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Схема сил сопротивления при наборе грунта скреперами

W = W_т + W_p +W_н + W_n, (4.2)

где W_т — сопротивление перемещению груженого скрепера, Н;

W_р — сопротивление резанию грунта, Н;

W_н — сопротивление наполнению при подъеме и перемещении грунта внутри ковша, Н;

W_n — сопротивление перемещению призмы волочения, Н.

W_т = (G_c + G_r)(f i), (4.3)

где G_c — вес скрепера, Н;

G_r — вес грунта в ковше, Н.

(4.4)

где q₁ — геометрическая емкость ковша, м³;

- плотность грунта в естественном залегании, кг/м³;

К_н — коэффициент наполнения грунтом ковша скрепера;

К_р — коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера;

f — коэффициент сопротивления качению, равный при работе в уплотненных грунтах 0,1, а в рыхлых — 0,2;

g — гравитационная постоянная (g = 9,81 м/с²);

i — уклон поверхности пути (знак «+ «соответствует движению на подъем, знак «- «- под уклон).

G_г = =113 922,58 (Н);

W_т = (90 252+113922,58)(0,1−0,07) = 6125,23 (Н);

(4.5)

где k — удельное сопротивление грунта резанию, Н/м²;

b — ширина резания, м;

h — толщина стружки, м.

W_p = 16 000 2,80,3 = 13 440 (Н);

W_н=W_н' + W_н'', (4.6)

где W'_n - сопротивление от веса столба грунта, поднимающегося в ковше, Н;

W''_n— сопротивление трению грунта по грунту, Н

W_н'= b h H g p₁, (4.7)

где Н — высота наполнения ковша, м;

W_н' = 2,3 0,3 2 9,81 1600 = 21 660,48 (Н);

W_н'' = X b H² g с, (4.8)

(4.9)

где ₂ — угол внутреннего трения грунта, град.

W_н'' = 2,8 2² 9,81 1600 = 58 516,63 (Н);

W_н= 21 660,48 + 58 516,63 = 81 314,3 (Н);

W_n = г b H² с м_2, (4.10)

где г — коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой и ножами ковша;

₂ — коэффициент трения грунта по грунту.

W_n = 0,7 2,8 4 1600 9,81 0,3 = 36 916,992 (Н);

W = 113 922,58 + 13 440 + 36 916,992 + 21 660,48 = 185 939,982 (Н).

Значение касательной силы тяги, приложенной на ободе ведущих колес и на гусеницах тягача, определяем по формуле

(4.11)

где N — мощность тягача, кВт;

V₁ — скорость скрепера на первой передаче, км/ч;

- коэффициент полезного действия.

F = 0,9 = 158 400 (Н);

F = P W

158 400 185 939,982

Так как усилий скрепера для срезания стружки толщиной 0,3 м не достаточно, то применяем работу скрепера с толкачом. В качестве толкача используем трактор марки Т-180ГП.

4.3 Расчет производительности ведущих машин, их количества и сроков производства работ для каждого производственного участка

УЧАСТОК 1. Бульдозер ДЗ-110 В.

Эксплуатационная производительность бульдозера в м³/ч определяется по формуле

, (4.12)

где q_б — геометрический объем грунта в призме, перемещаемой отвалом, м³; примерное значение этого объема можно считать равным

q_б = 0,8b₀h₀ (b₀ - ширина отвала бульдозера, h₀ - высота отвала в метрах).

к_в — коэффициент использования бульдозера по времени к_р — коэффициент разрыхления грунта в призме

t_цб — время цикла бульдозера, с:

q_б =0,7 3,22 1,3 = 2,93 (м³);

, (4.13)

где t₁ — время перемещения грунта отвалом

; (4.14)

t₁= = 75 (c);

t₂ — время подъема отвала в транспортное положение (10 с);

t₃ — время на переключение передач и повороты в конце рабочего хода (20 с);

t₄ — время обратного хода (порожнего)

; (4.15)

t₄= = 52 (с);

t₅ — время на переключение передач и повороты в конце обратного хода (20с); t₆ — время на опускание отвала в рабочее положение (10 сек);

S_cp — средняя дальность перемещения грунта в метрах.

Q_б = = 45,93 м³/ч;

П_см = Q_б t, (4.16)

П_см = 45,93 8,2 = 376,62 (м³/см);

Необходимое количество машино-смен определяется по формуле

(4.17)

где М_см — необходимое количество машино-смен ведущей машины;

П_см — эксплуатационная производительность ведущей машины, м³/смену.

V — объем земляных работ на данном производственном участке, мі.

М_см = = 2,40;

Потребное количество ведущих машин для выполнения земляных работ на данном участке определяем по формуле

(4.18)

где N — количество ведущих машин, необходимых для выполнения работ на данном участке;

М_см — количество машино-смен, определенное по формуле;

Т_зад - продолжительность выполнения работ в сутках;

- количество смен работы ведущей машины в сутки (2 смены).

N = = 0,02 1(шт);

Определение фактического времени работы

, (4.19)

t_ф = = 1,25 (сут).

УЧАСТОК 2. Экскаваторпрямая лопата ЭО-5126 с V_к =1,6 м³.

Часовая производительность экскаватора определяется по формуле

(4.20)

где q_э — геометрическая емкость ковша, м³;

К_в — коэффициент использования экскаватора по времени;

К_е — коэффициент использования емкости ковша;

а, b — расчетные параметры.

П_э = = 95,18 (м³/ч);

Определение сменной производительности П_см = П8,2, (4.21)

П_см = 95,18 8,2 = 780,476 (м³/см);

Определение потребного числа машино-смен, количества ведущих машин и фактического времени М_см = = 51,10;

N = = 0,42 (шт.);

??_ф = = 25,55 25,25 (сут).

УЧАСТОК 3. Экскаваторпрямая лопата ЭО-5124 с V_к =1,6 м³.

П_э = = 95,18 (м³/ч);

П_см = 95,18 8,2 = 780,476 (м³/см);

М_см = = 20,57;

N = = 0,171 (шт.);

??_ф = = 10,282 11 (сут).

УЧАСТОК 4. Бульдозер ДЗ-110 В.

q_б =0,8 3,22 1,3 = 3,34 (м³);

t₁= = 75 (c);

t₄= = 52 (с);

Q_б = = 45,93 м³/ч;

П_см = 45,93 8,2 = 376,62 (м³/см);

М_см = = 2,40;

N = = 0,02 1(шт);

t_ф = = 1,25 (сут).

УЧАСТОК 5. Скрепер прицепной ДЗ-26 с V_к = 10 м³.

Часовая производительность скрепера рассчитывается по формуле

(4.22)

где L_с — расстояние транспортирования грунта, м;

а_0, в_{0 -} расчетные параметры.

П_с = = 29,70 (м³/ч);

П_см = 29,70 8,2 = 243,54 (м³/см);

М_см = = 78,028;

N = = 0,65 1(шт);

t_ф = = 39,014 40 (сут).

УЧАСТОК 6. Скрепер прицепной ДЗ-26 с V_к = 10 м³.

П_с = =25,68 (м³/ч);

П_см = 25,68 8,9 = 228,55 (м³/см);

М_см = = 91,64;

N = = 0,76 1(шт);

t_ф = = 45,82 46 (сут).

УЧАСТОК 7. Экскаваторпрямая лопата ЭО-6122 V_к =2,5 м³.

П_э = = 86,95 (м³/ч);

П_см = 86,95 8,2 = 713,017 (м³/см);

М_см = = 12,236;

N = = 0,101 (шт.);

??_ф = = 6,1 6,25 (сут).

Так как производство работ на участках, где работает скрепер ДЗ-26, не укладывается в заданный срок, то увеличим число ведущих машин, получим:

УЧАСТОК 5 — N = 1 шт., t_ф= 40 сут;

УЧАСТОК 6 — N = 2 шт., t_ф= 23 сут;

4.4 Выбор марок автосамосвалов и определение их потребного количества при экскаваторной разработке

Оптимальная грузоподъемность автосамосвала для транспортирования грунта при экскаваторной разработке определяется по формуле

(4.23)

где _пр — время маневров автосамосвала, мин;

_гр — объемный вес насыпного грунта, т/м³

К_G — коэффициент использования грузоподъемности;

L_ср — расстояние транспортирования (в один конец), км.

По опт. G_а подбирается автосамосвал, грузоподъемность которого G_а максимально приближена к оптимальной грузоподъемности (см. приложения). При известном значении G_а определяется потребное количество самосвалов и число погружаемых в автосамосвал ковшей грунта:

(4.24)

(4.25)

УЧАСТОК 2. Экскаватор — прямая лопата ЭО — 5126 с V_к = 1,6 м³.

опт=

Для данного участка выбираем автосамосвал грузоподъемностью 12 тонн КрАЗ -256Б1.

УЧАСТОК 3. Экскаватор — прямая лопата ЭО — 5124 с V_к = 1,6 м³.

опт=

Для данного участка выбираем автосамосвал грузоподъемностью 12 тонн КрАЗ -256Б1.

4.5 Организация труда при производстве земляных работ

При возведении земляного полотна на заданном трехкилометровом участке предусмотрено использование комплектов машин и состава комплексных бригад, приведенных в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Ведомость потребного количества машин и состав комплексных бригад

Для укрытия рабочих от атмосферных осадок используем передвижные вагончики. Обеспечение горячей пищей производим непосредственно на трассе. Для обеспечения безопасных условий труда в темное время суток производим освещение строительных площадок в соответствии с нормами.

5. Проектирование календарного графика производства земляных работ

Календарный график производства земляных работ — это план, устанавливающий последовательность и сроки выполнения строительных работ по сооружению земляного полотна. График составляется для основных работ с учетом установленных расчетом сроков сооружения земляного полотна на каждом рабочем участке, а также учитывая установленный заданием общий срок производства работ на всем 3-х километровом участке.

Календарный график вычерчиваем на листе № 1. Горизонтальный масштаб графика должен соответствовать горизонтальному масштабу продольного профиля. По вертикали (снизу вверх) откладываются рабочие дни на весь заданный срок работ.

6. Проектирование технологической карты

Технологическая карта — основной документ, определяющий технологию производства земляных работ на объекте.

6.1 Область применения

Данная технологическая карта составлена для производственного участка № 6. Объем грунта, подлежащий обработке, составляет 20 945 м³. Грунт перемещается из выемки в насыпь, средняя дальность перемещения L_ср=490 м. Землевозные дороги имеют покрытия низшего типа. Разрабатываемые грунты немерзлые суглинки нормальной влажности со средней плотностью в естественном залегании с = 1600 кг/м³. Работы проводятся в период положительных температур в районе Среднего Поволжья. Коэффициент сменности в = 2. Сооружение земляного полотна осуществляется прицепными скреперами.

6.2 Организация и технология строительного процесса

6.2.1 Схема производства работ

Технологическая схема производства работ представлена на листе № 2. Разработка выемки ведется под уклон i = 0,07. Отсыпка насыпи ведется послойно от краев к середине. При этом насыпь разбивается на две захватки по ширине. На одной из них ведется отсыпка грунта, на другойразравнивание и уплотнение ранее отсыпанного грунта.

Скреперы движутся по эллиптической схеме. Для регулирования средней дальности возки устраиваем въезды-съезды, расстояние между которыми берем исходя из рабочих отметок. Разработку ведем от краев выемки к середине. Толщина срезаемой стружки установлена на основании тягового расчета и составляет 0,3 м. Схема резания грунта шахматно-ребристая.

6.2.2 Указания по производству работ

Перед началом сооружения земляного полотна производится комплекс подготовительных работ, связанных с расчисткой полосы отвода и устройством водоотводов. Подробно данный комплекс мероприятий описан в разделе 1.3., там же приведены комплекты машин и составы комплексных бригад.

Процесс возведения земляного полотна включает в себя послойную разработку выемки прицепными скреперами ДЗ-26, перемещение грунта в тело насыпи, выгрузку и разравнивание слоем заданной толщины 0,3 м. с тщательным уплотнением полуприцепным пневмокатком.

На заключительном этапе производятся отделочные работы, связанные с планировкой основной площадки и нарезкой сливной призмы, планировкой откосов, насыпей и выемок, нарезкой кюветов в выемках.

Комплект задействованных на данном участке машин и состав комплексной бригады приведены в таблице 4.1., в этом же разделе даны сведения об организации труда.

6.2.1 6.2.3 Калькуляция затрат труда и заработной платы на производство земляных работ

Таблица 6.1

Р = (руб/м³)

6.2.4 График производства работ

Таблица 6.2 (левая часть)

Таблица 6.2 (правая часть)

6.2.5 Материально-технические ресурсы

Таблица 6.3

6.2.5 6.3 Технико-экономические показатели

земляной полотно буровзрывной строительный Основными показателями являются:

1. Объем работ 20 945,6 м^3;

2. Продолжительность работ 23 сут;

3. Трудоемкость 87,86 чел-дни;

4. Заработная плата 71 697,8 руб.

Вспомогательными показателями являются:

1. Выработка на одного рабочего в день 238,4р м³/чел-дни;

2. Средняя заработная плата на человека в день 816,04 руб./чел-дни.

7. Технико-экономические показатели земляных работ

Эффективность принятых способов производства работ определяется технико-экономическими показателями. Стоимость единицы работы механизированного технологического процесса определяемся по формуле

(7.1)

где С_м-см - стоимость машино-смены, с учетом индексации, руб.;

Т_см — срок работы машины на данном участке производства земляных работ, определяемый по календарному графику производства работ, в сменах;

— указывается, что при использовании комплекта машин стоимость машино-смен принимается суммарной;

К₁ — коэффициент, учитывающий накладные расходы в строительстве, отнесенные на стоимость машино-смены (К₁ = 1,08);

К₂ - коэффициент, учитывающий накладные расходы, отнесенные на заработную плату рабочих (К₂ = 1,5);

А — заработная плата на весь срок работы на данном объекте, в руб., рабочих, задействованных в строительстве, за исключением рабочих, занятых в управлении машинами, руб.;