Проектирование производства работ по сооружению участка железнодорожного земляного полотна

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

Кафедра «Управление и технология строительства»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

«Проектирование производства работ по сооружению участка железнодорожного земляного полотна»

Выполнил ст. гр. СЖУ-103 Суханов А.В.

Принял асс. А. В. Щукин Санкт-Петербург

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ

1.1 ВЫБОР СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ

1.2 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

1.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДЕНЕЙ ДАЛЬНОСТИ ВОЗКИ ОТ ПОСТАВЩИКА К ПОТРЕБИТЕЛЮ

1.2.2 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

1.2.3 РУЧНОЙ МЕТОД

2. СОСТАВЛЕНИЕ КАЛЕНДАРНОГО ГРАФИКА

2.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

3. ДЕТАЛЬНАЯ РАЗРАБОТКА ПРИНЯТОГО ВАРИАНТА

3.1 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ НА ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПИ ПК0 — ПК5

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ ПК0 — ПК5

5. НАУЧНО — ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕТАЛЬ

5.1 УСТРОЙСТВО НАСЫПЕЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте требуется разработать проект производства работ по сооружению участка земляного полотна однопутной железной дороги протяженностью 3 км, составленной из трех продольных профилей. Трасса проходит по пересеченной местности, которая характеризуется следующими параметрами:

Грунты песчаные 2 категории;

Ситуация на местности (смотреть чертеж);

Уклоны (смотреть чертеж);

Кривая (смотреть чертеж);

В основе проекта лежат решения следующих задач:

Подсчет объема земляных работ;

Решение задачи оптимального распределения земляных масс;

Выбор рационального средства механизации для ведения земляных работ;

Разработка технологических карт на производство отдельных земляных работ;

Определение сроков производства работ;

Составление календарного графика производства земляных работ на участке;

Решение других вопросов.

1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ

1.1 ВЫБОР СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ Для механизации земляных работ можно выбрать следующие типы наиболее распространённых машин:

Одноковшовые экскаваторы Прямая лопата служит для разработки грунтов в забое расположенном выше уровня стоянки экскаватора, хорошо разрабатывает грунты 1−4 группы в выемках с рабочими отметками 3 м и выше. Применяется обязательно с автосамосвалами.

Обратная лопата, предназначена обычно для разработки грунтов в забое, расположенном ниже уровня стоянки экскаватора.

Драглайн, предназначен в основном для разработки грунта послойно, широко применяется при отсыпке насыпей из резервов и при разработке выемок с рабочими отметками 3−5м.

Скреперы хорошо разрабатывают грунты 1 и 2 группы при возведении насыпи из резервов, либо при разработке выемок с отвозкой грунта в насыпь.

Прицепные предназначены для тракторной тяги.

Полуприцепные представляют собой сочетание одноосного тягача и скреперного полуприцепа Самоходные состоят из одноосного тягача и скреперного устройства, все колёса ведущие.

Бульдозеры целесообразно применять при рабочих отметках насыпей и выемок не более 1,5−2м, максимальная дальность возки 150 м.

Для определения минимальной стоимости распределения грунта от поставщика к потребителю необходимо найти соответствующую дальность возки (перевозки) грунта (продольную или поперечную) и уяснить, какие из средств механизации могут быть в принципе пригодны для этой связи, а затем, используя графики единичной стоимости из приложения № 2 МУ, часть 1, стр. 34, определяем то средство механизации, которое дает минимальную стоимость работ для этой связи.

1.2 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

1.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДЕНЕЙ ДАЛЬНОСТИ ВОЗКИ ОТ ПОСТАВЩИКА К ПОТРЕБИТЕЛЮ Средняя дальность возки определяется как расстояние между ЦТ массивов на рабочем участке + запас на разворот и маневры машин 50−70м Продольный способ:

Поперечный способ:

При поперечной возке осуществляется из резервов в насыпь или из выемки в кавальеры. Дальность возки грунта является функцией средней рабочей отметки, отсыпаемой частью насыпи и разрабатываемой выемки, т. е. Lпопереч.:

Единичная себестоимость — стоимость разработки одного кубометра грунта, выбранным средством механизации.

Фиктивные поставки (ФП) — поставки, по которым нельзя производить работы. Например, недопустимо разрабатывать грунт в резерве, чтобы возить и складывать его в кавальере, так как эти работы не предусмотрены сметой на выполнение работ.

Запрещенные поставки (ЗП) — поставки теоретически возможные, но заведомо неконкурентоспособные из-за большой дальности возки.

Дальность продольной возки «L» может быть принята равной расстоянию между центрами тяжести перемещаемых массивов.

Расстояние между центрами тяжести перемещаемых земляных массивов L с достаточной степенью точности могут быть определены аналитически или графически — способом веревочного многоугольника (по данным графика попикетного объема), а также по кривой объемов.

В результате разбивки земляных масс, выполненных на листе миллиметровки, заполним таблицу стоимостей, расстояний, укажем вид техники:

1.2.2 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ Задача оптимального варианта производства работ определяется в результате решения транспортной задачи, которая формулируется следующим образом:

ѓ=У УCij*Vij> min

i=1 j=1,

где Cij — себестоимость разработки и перевозки 1 м³ грунта от i-го поставщика к j-му потребителю.

Vij — объем перевозимого грунта от i-го поставщика к j-му потребителю.

Ограничение:

Не один из объемов не должен быть равен 0;

Сумма поставщиков равна сумме потребителей.

Такие задачи решаются одним из методов линейного программирования:

1.2.3 РУЧНОЙ МЕТОД Для решения транспортной задачи вручную составляется специальная таблица, называемая матрицей.

В левой стороне таблицы приводятся номера (арабскими цифрами) и объемы (в сотнях м3) поставщиков. В верхней части номера (арабскими цифрами со штрихом) и объемы потребителей. В правом верхнем углу каждой выделенной клетки, при возможности реальной доставки, указывается дальность транспортировки. В левом верхнем углу минимальные себестоимости разработки и транспортировки грунта. В середине клетки, внизу указываются объемы поставки (если он имеется).

При составлении матрицы предоставляется возможность составить вариант производства работ, близкий к оптимальному.

Таким образом, на основании полученных данных в таблице № 1 составляем матрицу, предусматривая запрещенные поставки (ЗП) и формальную возможность вывоза излишнего грунта из резервов и карьера и заполнение кавальеров и отвала — фиктивные поставки (ФП).

В итоге определяется стоимость производства работ по этому варианту распределения земляных масс (функционал):

С=10•13 524+8•20 872+15•11 297+37•13 929+10•42 966+16•16 491+

+29•28 495+15•10 932+26•34 320 =3 563 215 рублей.

При расчете с помощью ЭВМ функционал будет равен:

С=3 493 570 рублей.

Находим процентную разницу между двумя функционалами:

(3 563 215 — 3 493 570)/ 3 563 215 •100% = 3,5%

Сравнивая варианты, принимаем вариант решенный методом ЭВМ, т. е:

С = 3 493 570 рублей.

2. СОСТАВЛЕНИЕ КАЛЕНДАРНОГО ГРАФИКА.

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ Продолжительность производства работ для различных комплектов определяется по формуле:

гдеV — объем разрабатываемого грунта, м3.

ty — календарное время производства работ (количество смен).

Пвед.м — производительность ведущей машины, м3/ч.

В реальных условиях производительность определяется по ЕНиРу (сборник 2 земляные работы, Выпуск 1, «Механизированные и ручные земляные работы». Москва. Стройиздат 1979 г.), где учитываются конкретные условия работ.

В таблице ЕНиРа находят норму времени: Нвр на 100 м³ грунта.

Далее определяется производительность комплекта:

(м3/час),

где N — число ведущих машин в комплекте.

Нвр — норма времени.

8- рабочая смена

nколичество рабочих смен Расчет продолжительности производства работ приведен в таблице 3.

Методику проектирования календарного графика удобно изложить на примере участка строящейся железнодорожной линии (рис. 4.1.)

На основании таблицы в условиях курсового проекта строится календарный график производства работ.

Для каждого участка со своим комплектом машин.

Минимальные сроки производства работ.

В календарном графике работ необходимо учитывать следующие ограничения:

1. Если предусмотрена в массиве продольная и поперечная возка грунта, то необходимо предусмотреть в графике сначала поперечную, а потом продольную возку.

2. Если предусмотрено разработка выемки скреперным и экскаваторным комплектом, то необходимо сначала выполнить скреперные работы.

3. Если по результатам распределения земляных масс оказалось целесообразно на границе насыпи и выемки выполнить работы бульдозером, то эта работа выполняется в первую очередь.

Таблица 3

3. ДЕТАЛЬНАЯ РАЗРАБОТКА ПРИНЯТОГО ВАРИАНТА.

3.1 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ НА ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПИ ПК0 — ПК5

Технологическая карта предусматривает отсыпку насыпей из выемки, карьера или резерва при транспортировке грунта автосамосвалами с уплотнением до требуемого значения коэффициента уплотнения (К).

Насыпи железнодорожного земляного полотна, как и все земляные сооружения, как правило, возводятся поточным методом, поэтому необходимо определить размеры захватки.

Очевидно, минимальная длина захватки lзmin должна обеспечить возможность принять весь суточный объем грунта, разрабатываемый экскаватором комплекта, который отсыпает данную насыпь, м:

lзmin = Псут / (hсл• bi),

где Псут — суточная производительность экскаватора, м3/сут;

hсл — толщина отсыпаемого слоя, hсл = 0,4 м;

bi — ширина насыпи в период отсыпки текущего (i-го) слоя, м.

lзmin=1523,809/(0,4•14,1)=270,2 м

Принимаем коэффициент уплотнения К=0,92. А так же применяем схему работы катка с пневмошинами с разворотом на насыпи.

При работе пневмокатка во избежание сползания машины на откос первый проход его должен осуществляться на расстоянии не ближе 1,5 м от бровки насыпи с постепенным приближением к откосу при каждом последующем проходе вплоть до 0,5 м от бровки, после чего уплотняется центральная часть насыпи. При этом каждый последующий проход должен перекрывать предыдущий на ширину 0,2−0,3 м.

Уплотнение откосов достигается путем временного расширения насыпи сверх проектного очертания и срезкой рыхлого грунта с откоса либо уменьшения толщины отсыпаемого слоя до 0,2 м.

При отсыпке нижних слоев высокой насыпи удобно выделять захватки продольные, при которых процесс возведения насыпи начинается с отсыпки одной половины ширины слоя (рис. 1).

Рис. 1 Участок насыпи (захватка) в период отсыпки грунта автосамосвалами:

Автосамосвал Бульдозер Пневмокаток

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ НА ЗАДАННОМ УЧАСТКЕ ПК0 — ПК5

Планировочные работы выполняются в общем технологическом потоке возведения земляного полотна на каждой захватке. Для удобства планировки насыпи по ширине возводят с запасом грунта на откосах 5—10 см, а откосы выемок не добирают на 10—15 см.

Рис. 2 Отделка земляного полотна машинами: автогрейдером.

Запас не делают при отсыпке растительной земли на откосы. Резервы планируют после нивелирования их дна в продольном направлении, чтобы обеспечить водоотвод. В поперечном направлении дну резерва придают уклон в соответствии с проектным профилем. Для планировки дна и откосов резервов применяют грейдеры, автогрейдеры, легкие моторные катки. Внешний откос резерва планируют за один проход автогрейдера, дно резервов — за один-два прохода автогрейдера от подошвы насыпи, перекрывая по ширине каждый проход на 0,2—0,3 м; и уплотняют за три-четыре прохода по одному следу при длине захватки 400−500 м.

Высокие насыпи и глубокие выемки планируют автогрейдерами с откосниками. Или универсальным экскаватором-планировщиком Э-2516 —универсальной машиной, которая может выполнять различные операции и работать в грунтах I—III групп. Универсальность достигается за счет телескопического рабочего оборудования и наличия сменных рабочих органов. На поворотной платформе смонтированы силовая установка, гидропривод, механизм поворота, рабочее оборудование и Кабина машиниста. Сменными рабочими органами являются ковши (экскавационный) емкостью 0,25 м³, планировочный со сплошной режущей кромкой емкостью 0,4 м³, погрузочный емкостью 0,4 м³, отвал шириной 1,8 м и удлинители стрелы 1 и 2 м. Средняя продолжительность рабочего цикла в отвале равна 21 сек, при планировке дна выемки — 28,4 сек; наибольший радиус копания — 6,8—7,8 м, глубина копания — 3—3,7 м, высота копания и выгрузки — 3,2—3,6 м, угол поворота ковша —116°, угол поворота стрелы вокруг своей оси в обе стороны—45°.

Рис. 3. Контроль планировочных работ с использованием ПУЛ Для уплотнения откосов применяют катки моторные с гладкими вальцами на пневматических шинах. Откосы отделывают за дватри прохода сначала с обочины сверху, затем со стороны резерва снизу. Грунт, срезанный с откосов, распределяют на обочины, после этого уплотняют обочины. При невысоких насыпях и неглубоких выемках планируют грейдерами или автогрейдерами с откосниками и уширителями, также бульдозерами с откосниками; для уплотнения применяют легкие моторные катки с гладкими вальцами или на пневматических шинах. Откосы отделывают за два-три прохода, разравнивая излишний грунт на обочине. При отделке обочин угол отвала устанавливают под углом 50—70°.

Верхнюю часть земляного полотна планируют автогрейдерами или прицепными грейдерами по 8 или 11-проходной стандартной схеме. Если захватка меньше 500 м, автогрейдер должен двигаться челночно с разворотом отвала на 180° в конце участка. Обочины уплотняют катками легкими моторными или на пневматических шинах за два-четыре прохода по одному следу с перекрытием соседних следов. При планировке высоких откосов грунт, срезанный с откоса выемки, вывозят, а срезанный с откоса насыпи разравнивают бульдозером по берме или дну резерва.

Контроль качества планировки ведут инструментально и визуально, проверяя правильность отметок земляного полотна, крутизну и положение откосов лекалами на всех пикетах, переломных и промежуточных точках.

На рис. 3 показана схема контроля планировочных работ с использованием станций ПУЛ. Направляющую станцию устанавливают на расстоянии а, равном 6-t-2-f-6 м. Прожектор ориентируют по симметрично расположенной вехе на расстоянии 500 м и устанавливают радиосигнальную зону луча на проектное значение уклона земляного полотна. Откосопланировщик устанавливают на границе раздела светофильтров, фотоприемнйк ориентируют на прожектор, а удлинитель отвала по показаниям уклонометра фиксируют под проектным значением уклона откоса. До планировочных работ ликвидируют все временные въезды и съезды.

Рис. 4. Способы укрепления откосов:

а — одерновкой; б — гидропосевом трав; 1 — дерноукладчик-дернорез; 2 — дернина, уложенная на откос

5. НАУЧНО — ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕТАЛЬ

5.1 УСТРОЙСТВО НАСЫПЕЙ Состав операций и средства контроля

Технические требования СНиП 3.02.01−87 пп. 4.2, 4.4, 4.20,4.26

Допускаемые отклонения:

положения оси насыпей:

— железных дорог — ±10 см;

— автомобильных дорог — ±20 см;

ширины насыпей по верху и по низу — ±15 см;

отметок поверхностей насыпей — ±5 см.

Высота насыпей, возводимых без уплотнения, принимается с запасом по высоте на осадку при отсыпке:

— из скальных грунтов — 6%;

— из нескальных грунтов — 9%.

Гранулометрический состав грунта должен соответствовать проекту (отклонения допускаются не более чем в 20% определений).

Содержание мерзлых комьев от общего объема отсыпаемого грунта не должно превышать:

— для насыпей, уплотняемых укаткой, — 20%;

— для насыпей, уплотняемых трамбованием, — 30%;

— для насыпей, возводимых без уплотнения, — 50%.

Размер твердых включений, в т. ч. мерзлых комьев, в насыпях не должен превышать 2/3 толщины уплотненного слоя, но не более 30 см.

Средняя по принимаемому участку плотность сухого грунта должна быть не ниже проектной (допускается снижение плотности не более чем в 10% определений при летней отсыпке и в 20% - при зимней).

Влажность грунта в теле насыпи должна быть в пределах, установленных проектом (отклонения допускаются не более чем в 10% определений).

Не допускается:

содержание в грунте древесины, волокнистых материалов, гниющего или легкосжимаемого строительного мусора;

наличие льда и снега;

увеличение крутизны откосов насыпей;

использование в одном слое грунтов разных типов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ИСТОЧНИКОВ С. П. Першин и др. «Железнодорожное строительство. Технология и механизация». Москва. «Транспорт» 1982.

Ю. А. Верженский, А. И. Кистанов. «Проектирование производства земляных работ», часть 1. МУ. 2000.

Ю. А. Верженский, А. И. Кистанов, Ю. С. Алтунин «Проектирование производства земляных работ», часть 2. МУ 2004.

М. М. Булаш. «Проектирование работ при возведении железнодорожного земляного полотна». 1972.

ЕНиР «На строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы», сборник 2 «Земляные работы», выпуск 1 «Механизированные и ручные земляные работы». Москва «Стройиздат». 1979.

ВСН-186−75 на технические условия по технологии производства земляных работ. железнодорожный земляной дорога Ю. И. Беляков, А. Л. Ливензон. «Земляные работы». Москва «Стройиздат». 1983.