Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Механизация строительных процессов

1. Краткая характеристика участка, условий строительства и исходные данные для проектирования.

На участке размером 200´200 м в осях Д – Ж и 3 – 5 расположено здание. Длина здания 108м и ширина - 36м трехпролетное, с сеткой колонн 6´12 м. Под колонны устраиваются монолитные фундаменты размером в плане (a´b) 3,0´3,0 м, высотой 2,1 м. Глубина заложения фундамента 2,1 м.

Коммуникации не прокладываются.

Рельеф участка спокойный, с естественными неровностями. Основной грунт участка глина жирная мягкая, плотность 1,8 т/м³. По трудности разработки механизированным способом групп относится ко II и I группам. Толщина растительного слоя грунта 0,3 м.

Уровень грунтовых вод лежит ниже глубины заложения фундамента.

2. Определение объёмов земляных работ при вертикальной планировке.

Для подсчёта планировочных работ на план участка в горизонталях наносят планировочную сетку, которая делит участок на квадраты со стороной 50 м. В углах планировочной сетки и контура сооружения выставляют чёрные отметки (отметки местности), которые определяют путём интерполирования, пользуясь планом участка.

Чёрные отметки в искомых точках определяются следующим образом (рис 1.):

Замеряется кратчайшее расстояние между горизонталями Г₁ и Г_2.. Измеряется в принятом масштабе расстояние х до искомой точки. По методу подобия треугольников определяется превышение искомой точки Г_х = а над искомой горизонталью (Г₁ > Г₂).

Рис. 1. Определ. чёрных планировочных отметок в углах координатной сетки.

, (1)откуда ; (2.1)

Чёрная отметка искомой точки равна:

;

Результаты расчёта указаны в приложении 2.

Для всех точек, у которых определены чёрные отметки, определяем красные отметки планировки. Для расчёта планировочных отметок необходимо знать среднюю планировочную отметку площадки Н_ср, которая рассчитывается из условия нулевого баланса грунта на площадке.

Красные отметки определяются по формуле: Н_кр = Н_ср ± i×l; (2,2)

где: l – расстояние до точки (линии), имеющей отметку, до искомой точки (вершины квадрата) в направлении уклона;

i – величина уклона площадки;

Знак "плюс" применяется, когда искомая точка лежит выше точки, имеющей отметку Н_ср, а знак "минус" – наоборот.

В нашем случае уклон площадки i = 0, следовательно, Н_кр = Н_ср.

В тех случаях, когда средняя планировочная отметка рассчитывается из условия нулевого баланса грунта на площадке, она определяется при разбивке площадки на квадраты по формуле: ; (2.3)

где: åН₁ – сумма чёрных отметок, принадлежащих только вершинам квадратов, расположенных в углах площадки, м;

åН₂ – сумма отметок вершин квадратов, расположенных по периметру площадки, каждая пара которых имеет общую вершину, м;

åН₄ – сумма отметок вершин всех остальных квадратов, каждая из которых имеет общую отметку, принадлежащую четырём смежным квадратам, м; n – количество квадратов, на которые разбита площадка.

= 52,13 м; (2.4)

После определения чёрных и красных отметок рассчитывают рабочие планировочные отметки h_p по формуле: h_p = Н_кр – Н_ч; (2.5)

Результаты расчета рабочих отметок указаны в приложении 2.

Если Н_кр> Н_ч, то рабочие отметки имеют знак "плюс", что соответствует устройству насыпи. При Н_кр < Н_ч рабочие отметки имеют знак "минус", что соответствует устройству выемки.

Граница между участками насыпи и выемки грунта называется линией нулевых работ. Она проходит через точки на сторонах квадратов, где рабочие отметки равны нулю (Н_ч = Н_ср).

Для расчёта местоположения точек нулевых работ используют соотношение: , (2.6)

где: х – расстояние от вершины квадрата с рабочей отметкой h₁₂, от которой откладывают расстояние нулевой точки h₀;

а – длина стороны квадрата, м;

h₁₃ – рабочая отметка противоположной стороны квадрата, на которой определяется положение отметки.

м; м;

м;

Расчёт объёмов земляных масс при вертикальной планировке площадок осуществляется методом четырехугольных призм.

Определяем объём земляных работ в откосах площадки. Крутизна откосов для глины жирной мягкой 1:0,25.

Для угловых откосов: , м³ ; (2.7)

где: m – крутизна откоса, для глины жирной мягкой m = 0,25; h – рабочая отметка угла площадки, м.

; ;

Для рядовых откосов: , м³; (2.8)

где: a – сторона квадрата, м; h₁, h₂ – рабочие отметки соседних вершин квадратов, расположенных по периметру площадки, м;

; ;

Для рядовых откосов с одной нулевой рабочей отметкой:

м³; (2.9)

где: а₁– часть стороны квадрата от рабочей отметки до нулевой точки,м.

; ;

Суммарный объём грунта в откосах, м³:

-S(15,94+19,38+5,25+0,11+0,000046+1,072+0,0064+0,0036+0,023)= -42 м³;

+S(0,000007145+0,042+0,02412+10,73+14,64+14,42+16,49+17,5+13,91+

+11,55+12,23+0,087+0,57+2,48+0,0036) = + 115 м³.

Все расчетные данные сводим в таблице 1.

Таблица 1. Расчет объёмов земляных масс при вертикальной планировке

Номера квадратов и их частей	Рабочие отметки в углах сетки (по часовой стрелке)					Средняя отметка фигуры	Площадь фигуры F, м²		Объём грунта в фигуре, м³
Номера квадратов и их частей	h₁	h₂	h₃	h₄	H₅	Средняя отметка фигуры	Выемка	насыпь	выемка V_в	насыпь V_н
1	0	0	0,75	1	0,13	+0,38	–	2446	–	929
1'	–0,07	0	0	–	–	–0,23	54	–	12	–
2	0,75	2,13	2,13	1	–	+1,50	–	2500	–	3750
3	2,13	1,29	1,68	2,13	–	+1,81	–	2500	–	4525
4	1,29	0,13	0,13	1,68	–	+0,81	–	2500	–	2025
5	0,13	1	0	0	–	+0,28	–	1175	–	329
5'	0	0	–0,22	–1,15	–	–0,34	1325	–	451	–
6	1	2,13	1,31	0	0	+0,89	–	2468	–	2197
6'	0	0	–0,22	–	–	–0,07	32	2500	2	–
7	2,13	1,68	0,83	1,31	–	+1,49	–	2038	–	3725
8	1,68	0,13	0	0	0,83	+0,53	–	–	–	1080
8'	0	0	–0,58	–	–	–0,19	462	–	88	–
9	–1,15	–0,22	–1,12	–1,61	–	–1,03	2500	660	2572	–
10	0	1,31	0	–	–	+0,44	–	–	–	290
10'	–0,22	0	0	–0,87	–1,12	–0,44	1840	–	810	–
11	1,31	0,83	0	0	–	+0,54	–	1250	–	675
11'	0	0	–1,25	–0,87	–	–0,53	1250	–	663	–
12	0,83	0	0	–	–	+0,28	–	300	–	84
12'	0	0	–0,58	–1,76	–1,25	+0,72	2200	–	1584	–
13	–1,61	–1,12	–1,83	–1,05	–	–1,40	2500	–	3500	–
14	–1,12	–0,87	–1,5	–1,83	–	–1,33	2500	–	3325	–
15	–0,87	–1,25	–1,74	–1,5	–	–1,34	2500	–	3350	–
16	–1,25	–1,76	–1,26	–1,74	–	–1,50	2500	–	3750	–
Сумма объёмов планировки в плотном теле, V_п									20107	19609
Объём откосов по периметру, V_отк									115	42
Итого объём грунта в плотном теле									20222	19651
Геометрический объём грунта с учётом остаточного разрыхления									20222	18842
Излишек геометрического объёма грунта, DV										1380

Дополнительный объём грунта, полученный за счёт остаточного разрыхления: , м³; (2.10)

где: V_в – объём грунта в выемке, м³;

k_ор – коэффициент остаточного разрыхления, для для глины жирной мягкой k_ор = 4%.

м³.

Излишек грунта: м³. (2.11)

3. Распределение объёмов земляных масс при вертикальной планировке.

Для рационального выполнения планировочных работ необходимо составить план распределения земляных масс, исключающий повторные перевалы грунта и предусматривающий доставку грунта из выемки в насыпь кротчайшим путём.

В том случае, когда образовывается излишек грунта, его нужно вывозить за пределы площадки в кавальеры.

Объём кавальера : м³ ; (3.1)

Используя план площадки и данные об объёмах грунта в квадратах, осуществляется определение расстояния перемещения грунта для каждой фигуры выемки в соответствующие фигуры насыпи. При этом пользуются правилом перемещения земляных масс в ближайшие фигуры. Расстояние перемещения измеряется в метрах между центрами тяжести соответствующих пар фигур (выемка – насыпь). Одновременно с этим определяется объём перемещаемого грунта по правилу: перемещаемый объём грунта, если это возможно, должен полностью (V_в < V_н) или частично (V_в > V_н) укладываться в насыпь на одном направлении перемещения.

Составляем план перемещения земляных масс (приложение 3), таблицу шахматного баланса грунта (таблица 2). Сначала распределяем объёмы грунта неполных фигур выемки (со знаком "штрих") в неполные фигуры насыпи, а затем по очереди из всех прочих фигур выемки в фигуры насыпи. Определяется квадрат, из которого вывозится грунт в кавальер.

Таблица 2. Ведомость баланса земляных масс на площадке

Номера фигур из которых следует вывезти грунт	Номера фигур в которые следует завезти грунт	Объём перемещаемого грунта из фигур выемки в фигуры насыпи (V_i, м³)	Расстояние перемещения грунта l_i, м
1'	1	12	24
5'	5	316	24
5'	1	97	60
6'	6	2	24
10'	10	279	30
11'	11	649	24
12'	12	81	30
8'	8	89	26
9	2	1007	102
9	6	1580	64
10'	6	531	56
11'	7	14	60
12'	8	946	56
12'	4	568	104
16	4	1384	150
16	7	2395	110
15	7	1173	100
15	3	2193	150
14	3	2177	156
14	2	1166	148
13	2	1448	156
13	1	785	148

В кавальер вывозится грунт из 13 – ого квадрата.

Среднее расстояние перемещения грунта L_ср определяется по формуле:

, (3.2)

где: V_i– объём перемещаемого грунта из выемки в насыпь на каждом i – ом направлении по шахматному балансу, м³;

l_i – расстояние i – ого перемещения i – ого объёма грунта, м;

n – число перемещений.

4. Определение объёма работ по снятию растительного слоя грунта.

Объём работ: V_рас=200´200´0,3=12000 м³. (4.1)

Снятие растительного слоя грунта осуществляется с перемещением и укладкой его в кавальеры вдоль осей Д и Ж на расстояние 30 м от них. Объём одного кавальера: 12000:2=6000 м³.

Габариты кавальеров при снятии растительного слоя грунта показаны на рис. 2.

Средняя длина перемещения грунта при срезке растительного слоя:

. (4.2)

Срезка растительного слоя грунта производится бульдозером. В соответствии с рекомендациями наибольшая эффективность работы бульдозера обеспечивается при перемещении грунта на расстояние 40…60 м.

В данном случае разработка растительного слоя производится с разгрузкой грунта в промежуточный вал. По мере накопления грунта вал перемещается дальше, вторым заходом непосредственно в кавальер (т.е. грунт перемещается в два приёма).

Укладка грунта в кавальер производится послойно, что достигается разгрузкой грунта путём постепенного подъёма отвала.

5. Определение объёмов котлованов и траншей.

Под здание грунт разрабатывается траншеями под фундаментные башмаки глубиной 2,1 м.

Габариты траншеи по низу при размерах здания 108х36 м и при размерах подошвы фундаментного башмака 3´3 м принимается равным 115х4 м.

СНиП 12-04-2002, СНиП 12-03-2001.

При коэффициенте откоса для глины жирной мягкой 0,25 размеры траншеи по верху равны 116,1´6,1 м.

Объём грунта траншеи с учётом объёма добора грунта, разрабатываемого механизированным способом:

; (5.1)

где: Н – глубина траншеи;

a и l - длина и ширина траншеи по низу;

с и d – длина и ширина траншеи по верху.

; (5.2)

Количество траншеи равно:

Общий объём грунта в траншеях под фундаментные башмаки с учётом объёма добора грунта, разрабатываемого механизированным способом до проектной отметки: V_тр = 1225,8×4 = 4903,3 м³. В том числе объём добора грунта: V_д = 4,0×115×0,2×4 = 368 м³.

Таблица 3. Сводная балансовая ведомость земляных масс

Приход грунта		Расход грунта
Наименование	Объём, м³	Наименование	Объём, м³
Наименование	Объём, м³	Наименование	Геометрия	в плотном теле
Снятие растительного слоя	12000	Восстановление растительного слоя	10833,6	10416,9
Планировочная выемка	20107	Планировочные насыпи	19609	18854
Откосы по периметру выемок	115	Откосы по периметру насыпей	42	40
Выемка из котлованов	-	Обратная засыпка котлованов	-	-
Выемка из траншей	4903,3	Обратная засыпка траншей	3998,6	3844,8
Привоз недостающего грунта	–	Вывоз излишнего грунта	1149,02	1149,02
Итого:	37125,3	Итого:	36632,22	35223,3

(5.6)

6. Объём работ по обратной засыпке и вывозу излишнего грунта.

Объём обратной засыпки определяют как разницу между объёмом траншеи и объёмом фундаментов с учётом коэффициента остаточного разрыхления по формуле:

, (6.1)

где: V_оз – объём обратной засыпки грунта;

V_тр – объём траншеи;

V_ф – объём фундаментов;

V_зд – объём заглубленной части здания;

V_п – объём пандуса;

k_ор – коэффициент остаточного разрыхления.

Объём фундаментных башмаков составляет:

V_ф = (3,0×3,0×0,7+2,0×2,0×0,7+1,0×1,0×0,7)×76 = 744,8 м³. (6.2)

Объём обратной засыпки фундаментов:

м³. (6.3)

Объём вывозимого грунта за пределы площадки:

V_выв = (V_тр + V_п – V_оз)×(1+k_пр), (6.4)

где: k_пр – первоначальное разрыхление грунта, для глины жирной мягкой k_пр = 27%.

V_выв = (4903,3+0 – 3998,6)×1,27 = 1149,02 м³ (6.5)

Определим размеры кавальера исходя из объёмов обратной засыпки. При разработке траншей под фундаменты здания V_оз = м³.

Таблица 4. Ведомость земляных работ

Наименование работ	Объём, м³
1. Срезка растительного слоя	12000
2. Вертикальная планировка площадки	20222
3. Уплотнение грунта при вертикальной планировке	19651
4. Разработка грунта в котловане(траншеях)	4903,3
5. Добор грунта на дне котлованов(траншей), разрабатываемый механизированным способом до проектной отметки	368
6. Обратная засыпка грунта в котлованы(траншеи)	3998,6
7. Уплотнение грунта при обратной засыпке котлованов(траншей)	3998,6

7. Выбор марок и количества машин. Технико –экономическое сравнение.

Подбираем несколько возможных комплектов основных и вспомогательных машин, которые приведены в таблице 5

Таблица 5. Характеристика вариантов комплектов основных и вспомогательных машин.

Вид работы	Варианты
	1	2
	Марка	Марка
Срезка растительного слоя	Бульдозер ДЗ – 18 – 2 шт.
Вертикальная планировка площадки	Бульдозер ДЗ – 18 – 2 шт. Каток ДУ – 168 – 1 шт.	Скрепер ДЗ – 20 – 2 шт. Каток ДУ – 168 – 1 шт.
Разработка грунта в котловане	Экскаватор ЭО – 4111 (прямая лопата, ёмкость ковша 0,65 м³) – 1 шт. Экскаватор ЭО – 4121 (обратная лопата, ёмкость ковша 0,65 м³) – 1 шт Автомобиль – самосвал МАЗ – 5036 (грузоподъёмность 7 т) – 3 шт.	Экскаватор ЭО – 4121 (обратная лопата, ёмкость ковша 0,65 м³) – 1 шт Автомобиль – самосвал МАЗ – 5036 (грузоподъёмность 7 т) – 3 шт.
Обратная засыпка котлованов	Бульдозер ДЗ – 18 – 1 шт. Самоходный каток ДУ – 36 – 1 шт.

Примечание: Экскаватор ЭО – 4121 оснащён зачистным устройством конструкции института НИИ – промстрой, которое позволяет разрабатывать грунт в котлованах и траншеях с одновременной зачисткой дна земляного сооружения до проектных отметок.

Приводим технико – экономический анализ вариантов комплектов машин по одному виду работ: вертикальная планировка площадки.

Выбор наиболее целесообразного варианта производится путём технико – экономического анализа следующих показателей по каждому варианту:

продолжительность работ в сменах;
расчётная себестоимость выполнения единицы работ, руб ;
затраты труда на единицу работы, чел. – смен;
приведённые удельные затраты на единицу работ, руб.

Вертикальная планировка.

I вариант

1. Продолжительность работы:

а) бульдозера:

Продолжительность выполнения объема работ V_i i – ой землеройной машиной определяется по формуле:

, (7.1)

где: – нормативная производительность i – ой ведущей машины, выполняющей объём работ i – ого вида, (рассчитывается по ЕНиР). Нормативная сменная производительность бульдозера определяется по формуле:

, (7.2)

где: – норма времени на 100 м³ перемещения грунта на расстояние до 10 м, = 0,66 ч;

– тоже, добавляемая на каждые последующие 10 м перемещения, = 0,52 ч;

t_см – продолжительность одной смены, равной 8,2 ч при 5 – дневной неделе;

L_ср – среднее расчётное расстояние перемещения грунта.

. (7.3)

см.

б) катка:

Нормативная сменная производительность катка определяется по формуле:

Механизация строительных процессов 📙 Курсовая → 🆔 129875