Проектирование производства земляных работ

Курсовая работа

Исходные данные Размеры площадки, м: 400*400

Размер подошвы фундамента, м: 2,6*3,6

Скорость перевозки грунта, км/ч: 25

Дата начала работы: 10.7

Проектируемый уклон площадки: 0,002

Вид грунтовых напластований, их объемный вес и мощность пласта, м:

растительный грунт 1,5т/м³ 0,31

песок 1,6 т/м³ 4,5

супесь 1,65 т/м³ ;

суглинок 1,7 т/м³ 6,5

глина мягкая 1,9 т/м³ ;

глина ломовая 2,0 т/м³ ;

Длина здания, м: L=120

Пролет: B₁=24, B₂=30м, B₃=30м Высота от пола до низа несущих конструкций: Н₁=14,4 м, Н₂=14,4 м.

Шаг колонн, м: крайние — 6 м, средние — 6 м.

Проектируемое здание: Завод г. Петропавловск Глубина промерзания грунтов: 160 см.

Схема здания

1. Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке

1.1 Определение черных отметок в вершинах квадратов площадки Для определения черных отметок Н_ч через вершину квадрата проводим прямую линию, соединяющую две смежные горизонтали Г₁ и Г₂ и измеряем в масштабе отрезки Х и L на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Определение черной отметки Если на расстоянии L превышение отметок горизонталей составляет

Г₂-Г₁, то на расстоянии Х от горизонтали Г₁ до искомой точки Н_ч превышение определяется из отношения

(1)

(2)

где Г₁ и Г₂ — абсолютные значения отметок горизонталей, м;

L — кратчайшее расстояние от Г₁ до Г₂, которое проходит через вершину квадрата, принимается по чертеже (в масштабе);

Х — кратчайшее расстояние от данной вершины квадрата до горизонтали Г₁, принимается по чертежу (в масштабе).

Черные отметки определяем по формуле (2)

м м

м м

м м

1.2 Определение проектных (красных), рабочих отметок и объемов выемки и насыпи на ЭВМ Определение проектных, рабочих отметок и объемов выемки и насыпи производим с помощью ЭВМ. Программа разработана для расчета по квадратам с нулевым балансом земляных масс.

Подготовка исходных данных:

Определяем дополнительный объем грунта к выемке. Фундаменты под колонны промышленного одноэтажного здания принимаем монолитные. Конструкция фундамента приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3. Конструкция фундамента

Количество фундаментов согласно размерам здания в плане — 74 шт.

V₁=2,6· 3,6·0,3=2,81 м³

V₂=1,4· 1,8·1,5=3,78 м³

V_ф=V₁ + V₂ = 2,81+3,78=6,6 м³

V_доп =74· 6,6 =487,5 м³

Черные отметки (без растительного слоя 0,24 м) вводим в ЭВМ построчно, начиная с левого верхнего угла и заканчивая правым. Коэффициент разрыхления и коэффициент откоса принимаем в соответствии с /2/ по таблице 2.2 и по таблице 2.3 соответственно для супеси.

Найденные значения черных, красных и рабочих отметок записываем в углах квадратов в виде дроби.

1.3 Определение положения линии нулевых работ Далее определяем линию нулевых работ, то есть границу между насыпью и выемкой при планировке. Для этого на сторонах квадратов планировочной сетки находим точки, по которым проходит линия нулевых работ.

Положение линии нулевых работ ?, м, производим по формуле

(3)

где h_раб — рабочая отметка вершины квадрата, м;

а — сторона квадрата, м.

Таким же образом определяем положение точек нулевых работ на всех остальных сторонах квадратов планировочной сетки.

1.4 Определение средней дальности перемещения грунта Дальность перемещения грунта из выемки в насыпь определяется как среднее расстояние между центрами тяжести объемов насыпи и выемки.

Центр тяжести определяется методом статических моментов по формулам

(4)

(5)

где V_i — объем грунта в пределах простейших фигур выемки и насыпи, м³;

X_i, Y_i — координаты центров тяжести простейших фигур.

Средняя дальность перемещения грунта L_ср, м, из выемки в насыпь подсчитываем по формуле

(6)

Подсчет статических моментов насыпи и выемки сводим в таблицу 1.

Расстояние от центра тяжести насыпи и выемки до осей ординат вычисляем по формулам (4, 5)

Тогда средняя дальность подсчитывается по формуле (6)

Вывод: Так как средняя дальность перемещения грунта больше 100 метров, следовательно, для вертикальной планировки площадки принимаем скрепер и каток.

Таблица 1- Подсчет статических моментов насыпи и выемки планируемой площадки

2. Выбор способов производства земляных работ путем технико-экономического сравнения

2.1 Выбор комплекта машин для вертикальной планировки площадки Для вертикальной планировки площадки принимаем два комплекта машин.

Первый комплект:

1. Бульдозер для срезки растительного слоя Дз-259;

Среднечасовая эксплуатационная производительность ведущих землеройных машин и землеройно-транспортных машин в комплекте определяется по формуле

(7)

где V — единица объема работ по обмеру в состоянии природной плотности, м³;

Н_вр — норма времени на производство единицы работ, чел.-ч.

t — единица времени, ч;

k_с — коэффициент перехода от производственных норм к сметным

(k_с = 1,33)

м²/ч где Н_вр= 1,5 маш.-ч. (§ Е2−1-5, таб.1, п.2а) бульдозера

2.Для разработки и перемещения грунта принимаем скрепер ДЗ-20,

Н_вр= 2,8+0,158=4 маш.-ч. (§ Е2−1-21, таб.2)

м³/ч

скрепера

3.Среднечасовая эксплуатационная производительность вспомогательных машин должна быть на 10−15% больше, чем у ведущей машины (скрепер).

Определяем производительность катка П_э.ср.ч.= 18,8· 1,1·1 = 20,68 м³/ч Принимаем для уплотнения прицепной каток на пневмоходу мощностью П_э.ср.ч.=19,51 м³/ч, N=1 каток.

Второй комплект:

1.Бульдозер для срезки растительного слоя и планировки площадки ДЗ-28 на базе трактора Т-130;

Среднечасовая эксплуатационная производительность определяется по формуле (7)

м³/ч где Н_вр= 1,4 маш.-ч. (§ Е2−1-5)

бульдозер

2.Для разработки и перемещения грунта принимаем скрепер ДЗ-26, где Н_вр=2,5 маш.-ч. (§ Е2−1-21, таб.2)

м³/ч

скрепера

3.Среднечасовая эксплуатационная производительность вспомогательных машин должна быть на 10−15% больше, чем у ведущей машины (скрепер).

Определяем производительность катка П_э.ср.ч.= 30,075· 1,5·1=45,11 м³/ч Принимаем для уплотнения каток на пневмоколесном ходу, самоходных Д-404 (10т) мощностью П_э.ср.ч.=43,90 м³/ч, N=1 каток.

Сравниваем выбранные комплекты механизмов по следующим технико-экономическим показателям: трудоемкость работ, трудоемкость единицы продукции, себестоимость механизированных земляных работ, приведенные затраты.

1.Трудоемкость механизированных земляных работ Т_i, маш.-ч., выполняемых i-й машиной

(8)

где Vобъем работ, м³;

Н_вр— норма времени на производство единицы работ, маш.-ч.;

k — коэффициент при единице измерения Трудоемкость работ первого комплекта

— бульдозер Д-259 маш.-ч.

— скреперДЗ-20 маш.-ч.

— каток маш.-ч.

Трудоемкость работ второго комплекта:

— бульдозер ДЗ-28 маш.-ч.

— скрепер ДЗ-26 маш.-ч.

— каток Д-404 маш.-ч.

Трудоемкость единицы продукции механизированных работ Т_ед, маш.-ч./м², при использовании комплекта машин определяется по формуле

(9)

для первого комплекта

маш.-ч./м²

для второго комплекта

маш.-ч./м²

Себестоимость механизированных земляных работ по j-ому варианту С_j, руб, определяется по формуле

(10)

где С_м-чi — себестоимость машино-часа (руб.) i-ой машины комплекта по jму варианту;

Ч _м-чi — число машино-часов работы каждой машины на объекте по j-ому варианту;

З_р — заработная плата рабочих, участвующих в технологическом процессе (кроме машинистов, обслуживающих механизмы), руб.

Определим себестоимость работ для первого комплекта машин по формуле (10). Сметная цена машино-часа работы механизмов берется по СНиП IV-3−82 «Правила определения сметной стоимости эксплуатации строительных машин».

Число часов работы механизмов на объекте

ч

ч

ч Сметные цены для:

— бульдозера Д-259 — 3,09 руб.

— скрепера Дз-26 — 3,67 руб.

— катка -0,7 руб.

С₁ = 1,08(319,2· 3,09+ 3,67· 1667,7 + 0,7· 442,71)+0 = 7469,69 руб.

Определим себестоимость работ для второго комплекта машин

ч

ч

ч Сметные цены для:

— бульдозера Д-259 — 3,35 руб.

— скрепер ДЗ-26 — 3,67 руб.

— каток Д-404 — 0,62 руб.

С₂ = 1,08(297,92· 3,35 +4,85· 1042,48 +0,59· 695,03)+0 =6464,13 руб.

Приведенные затраты вариантов механизации земляных работ П_j, руб, определяются по формуле

(11)

где С_j — себестоимость машино-часа работы j-ой модели, входящей в комплект, руб;

Ф_i — балансовая стоимость i-ой машины комплекта, принятой по j-ому варианту, руб;

Т_i -число часов работы на объекте i-ой машины комплекта, по j-ому варианту;

Т_чi — годовое число работы i-ой машины по нормативу;

n — число машин в комплекте;

Е_н-нормативный к-т эффективности капитальных вложений.

(Е_н=0,15)

руб.

руб.

Вывод: из расчета видно, что наиболее экономичен второй комплект машин для вертикальной планировки площадки.

2.2 Подсчет объемов земляных работ при отрывке котлована под фундаменты При шаге колонн 6?6 м разрабатываются траншеи, при шаге 12?12 м — отдельные котлованы. Объем грунта подлежащий разработке в траншее определяется по формуле

(12)

где F₁ — площадь траншеи понизу, м²;

F₂ — площадь траншеи поверху, м².

h — высота траншеи.

(13)

где n — количество одинаковых траншей.

Длина и ширина траншеи понизу определяется по формуле

(14)

(15)

где — длина здания в осях, м;

— длина привязки фундамента, м;

и — длина и ширина фундамента, м.

Длина и ширина траншеи поверху определяется по формуле

(16)

(17)

гдеm — коэффициент откоса, (0,67).

Общий объем разработки грунта ручной подчистки

(18)

гдетолщина слоя, снимающего вручную, м, = 0,05 м;

— количество одинаковых траншей.

Объем обратной засыпки

(19)

2.3 Выбор комплекта машин для разработки траншей, обратной засыпки и уплотнения грунта в траншеи Для разработки экскаватором грунта принимаем два комплекта землеройных механизмов.

Первый комплект: экскаватор одноковшовый с механическим приводом — Э-302Б, оборудованный обратной лопатой с емкостью ковша 0,4 м³; бульдозер для обратной засыпки Д-259; прицепной каток на пневмоколесном ходу Д-404 (10т) мощностью П_э.ср.ч.=43,90 м³/ч; самосвал МАЗ-503 грузоподъемностью 7,06 т.

Определяем производительность и трудоёмкость работы экскаватора Э-302Б по формуле (7)

где Н_вр=2,5 маш.-ч. (§ Е2−1-9, таб.3)

Трудоемкость механизированных работ определяем по формуле (8)

Объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора определяем по формуле

(21)

где V_ков — объем ковша, м³;

к_нап = 1;

к_пр = 1,15.

Массу грунта в ковше экскаватора определяем по формуле

(22)

где? — объемная масса грунта принимается 1,65т/м³ [1]

Количество ковшей грунта, загружаемых в кузов самосвала определяем по формуле

(23)

где П — грузоподъемность самосвала, т Объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов самосвала определяем по формуле

(24)

где nколичество ковшей Продолжительность одного цикла работы самосвала определяем по формуле

(25)

где t_n— время погрузки грунта, мин.;

L — расстояние транспортировки грунта, км;

V_г — средняя скорость самосвала в загруженном состоянии, км/ч;

V_n — средняя скорость самосвала в порожнем состоянии, км/ч;

t_p — время разгрузки, мин;

t_м — время маневрировани перед позрузкой и разгрузкой, мин.

(26)

Требуемое количество самосвалов определяем по формуле

(27)

Трудоемкость работы самосвала Определяем производительность и трудоёмкость работы бульдозера Д-259 при обратной засыпке где Н_вр = 1,5 маш.-ч. (§ Е2−1-34,п.3б) Трудоёмкость работы катка Д-404

где Н_вр = 0,88 маш-ч (§ Е2−1-29,таб.3)

Трудоемкость единицы продукции механизированных земляных работ по первому комплекту определяем по формуле (9)

маш.-ч.

Себестоимость механизированных земляных работ

руб.

Приведенные затраты Второй комплект: экскаватор одноковшовый Э-652, оборудованный обратной лопатой с емкостью ковша 0,65 м³; бульдозер для обратной засыпки ДЗ-28; каток самоходный на пневмоходу ДУ-29 мощность 62,66 м³/ч; самосвал КрАЗ-222 грузоподъемностью 10 т.

Определяем производительность и трудоёмкость работы экскаватора Э-652 по формуле (7)

где Н_вр=1,9 маш-ч (§ Е2−1-9, таб.3)

Трудоемкость механизированных работ определяем по формуле (8)

Объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора определяем по формуле (21)

Массу грунта в ковше экскаватора определяем по формуле (22)

Количество ковшей грунта, загружаемых в кузов самосвала определяем по формуле (23)

Объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов самосвала определяем по формуле (24)

Продолжительность одного цикла работы самосвала определяем по формуле (25)

Требуемое количество самосвалов определяем по формуле (27)

Трудоемкость работы самосвала Определяем производительность и трудоёмкость работы бульдозера Д-259 при обратной засыпке где Н_вр = 1,4 маш-ч (§ Е2−1-34)

Трудоёмкость работы катка ДУ-31А где Н_вр =1,2 маш-ч (§ Е2−1-31)

Трудоемкость единицы продукции механизированных земляных работ по первому комплекту определяем по формуле (9)

маш.-ч.

Себестоимость механизированных земляных работ

руб.

Приведенные затраты Вывод: наиболее экономичным является первый комплект. Следовательно, для разработки траншей и котлованов применяем этот комплект механизмов.

2.4 Выбор вида проходок и расчет забоя экскаватора Максимальная ширина лобовой проходки поверху при односторонней выгрузке грунта определяем по формуле

(28)

где R_max — наибольший радиус резания, м;

L_n— длина рабочей передвижки экскаватора, м.

3. Составление калькуляции трудовых затрат Калькуляция трудовых затрат составляется в форме таблицы 2.

Таблица 2 — Калькуляция трудовых затрат

4. Подсчет технико-экономических показателей Продолжительность выполнения земляных работ (принимается по календарному плану производства работ) — 37 дней Затраты труда определяются по формуле

(32)

где Т_м — суммарная трудоемкость механизированных операций на весь объем работ, маш.-см.;

при вертикальной планировке определяется-199,76 маш.-смен.

при разработке котлованов и траншей — 15,05 маш.-смен.

Выработка на одного рабочего в смену

скрепера- 102 м³

экскаватора — 231 м³

Трудоемкость 1 м³ определяется по формуле

(33)

при вертикальной планировке определяется- 0,005 маш.-смен.

при разработке котлованов и траншей — 0,004 маш.-смен.

5. Указания по технике безопасности Мероприятия по охране труда разрабатываются в соответствии с требованиями СНиП РК 1.03−05−2001 «Охрана труда и техника безопасности в строительстве».

Строительная площадка в населенных местах или на территории действующих предприятий во избежание доступа посторонних лиц должна быть ограждена. Конструкция ограждений должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23 407–78. Ограждения, примыкающие к местам массового прохода людей, необходимо оборудовать сплошным защитным козырьком.

Котлованы и траншеи, разрабатываемые на улицах, проездах, во дворах населенных пунктов, а также местах, где происходит движение людей или транспорта, должны быть ограждены защитным ограждением с учетом требований ГОСТ 23 407–78. На ограждении необходимо устанавливать предупредительные надписи и знаки, а в ночное время — сигнальное освещение.

Места прохода людей через траншеи должны быть оборудованы переходными мостиками, освещенными в ночное время.

Грунт, извлеченный из котлована или траншеи, следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от бровки выемки.

Валуны и камни, а также отслоения грунта, обнаруженные на откосах, должны быть удалены.

Перед допуском рабочих в котлованы или траншеи глубиной более 1,3 м должна быть проверена устойчивость откосов или крепления стен.

При разработке, транспортировании, разгрузке, планировке и уплотнении грунта двумя или более самоходными или прицепными машинами (скреперами, грейдерами, катками, бульдозерами и др.), идущими одна за другой, расстояние между ними должно быть не менее 10 м.

В местах спуска рабочих в траншею для выполнения работ устраивают на необходимом расстоянии или крепления.

Траншеи, в которых должны работать люди, отрывают с откосами или крепят стенки щитами, причем ширина между основаниями откосов или между щитовыми креплениями должна быть не менее 0,7 м.

В зоне работы машины должны быть установлены знаки безопасности и предупредительные надписи.

Перемещение, установка и работа машин вблизи котлована (канавы) с неукрепленными откосами разрешается только за пределами призмы обрушения грунта на расстоянии, установленном проектом производства работ.

При разгрузке автомобилей-самосвалов на насыпях или в выемках их следует устанавливать не ближе 1 м от бровки естественного откоса (границы призмы обрушения), а при разгрузке с эстакад последние необходимо оборудовать надежными отбойными брусьями.

земляной траншея грунт экскаватор

1 ЕНиР. Сборник Е 2. Земляные работы. Вып.1. Механизированные и ручные земляные работы/ Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1998. — 224 с.

2 Хамзин С. К., Карасев А. К. Технология строительного производства.

Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие для строительных специальностей вузов. — М.: Высш. шк. — 1989. — 216 с.

3 СНиП РК 1.03−05−2001. Охрана труда и техника безопасности в строительстве. — Алматы, 2002. — 84 с.

4 СНиП IV-3−82. Правила определения сметной стоимости эксплуатации строительных машин. — М.: Стройиздат, 1982. — 40 с.

5 С. С. Добронравов. Строительные машины и оборудование. Справочник для строит. спец. вузов и инж. техн. работников. — М.: Высш. шк., 1991. — 456 с.