Министерство  образования Российской Федерации 

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

(КубГТУ) 
 

Кафедра транспортных сооружений 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту

по дисциплине:     Технология и организация строительства

автомобильных дорог

на тему: «Проект производства работ на строительство земляного

полотна участка автомобильной дороги»

Выполнил студент группы                         08-А-АД3

Зверев Виталий Валерьевич

Допущен к защите

Руководитель проекта                            Шелудько Юрий Васильевич 

Нормоконтроль

Защищен Оценка

 
 
 
 

       Краснодар

       2011

Введение 

       Конструкции земляного полотна разрабатывают  на основе данных о рельефе местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрологических и климатических условиях, руководствуясь типовыми поперечными профилями, технологическими указаниями и нормами.

       Иногда, в связи с природно-климатическими условиями или техническими требованиями, необходимо улучшить прочность земляного  полотна. Одним из эффективных путей  повышения прочности земляного  полотна является применение более  прочного материала при его устройстве. Значительно увеличивается прочность грунта при укреплении его различными, даже малоактивными вяжущими материалами (зола, молотый шлак, бокситовый шлам и др.). Можно увеличить устойчивость слабых грунтов путем добавки другого грунта и получения оптимальной смеси зерновому составу. Введение в грунт даже небольшого количества цемента или извести повышает его водостойкость  в несколько раз.

       Прочность земляного полотна обеспечивается выбором его конструкции в соответствии с определенными условиями работы, применением устойчивых грунтов, защитой их от увлажнения или замерзания. Прочность земляного полотна во многом зависит и от технологических параметров, основным из которых является обеспечение необходимой степени уплотнения грунтов. Прочность грунтов, как правило, тем больше, чем выше их плотность (при условии соответствия определенной влажности).

     Земляное  полотно следует проектировать  с учетом категории дороги, типа дорожной одежды, высоты насыпи и глубины  выемки, свойств грунтов, используемых в земляном полотне, условий производства работ по возведению полотна, природных  условий района строительства и  особенностей инженерно-геологических  условий участка строительства, опыта эксплуатации дорог в данном районе, исходя из обеспечения требуемых  прочности, устойчивости и стабильности как самого земляного полотна, так  и дорожной одежды при наименьших затратах на стадиях строительства  и эксплуатации, а также при  максимальном сохранении ценных земель и наименьшем ущербе окружающей природной  среде. Земляное полотно включает следующие  элементы:

     - верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой);

     - тело насыпи (с откосными частями);

     - основание насыпи;

     - основание выемки;

     - откосные части выемки;

     - устройство для поверхностного водоотвода;

     - устройства для понижения или отвода грунтовых вод (дренаж);

     - поддерживающие и защитные геотехнические устройства и конструкции, предназначенные для защиты земляного полотна от опасных геологических процессов (эрозии, абразии, селей, лавин, оползней и т.п.)

       1 Анализ исходных  данных 

       1.1 Описание района  строительства 

    Районом строительства автомобильной дороги является Свердловская область, субъект Российской Федерации, входит в состав Уральского федерального округа. Территория, занимаемая Свердловской областью, находится на юге Урала. Граничит: на севере – с Республикой Коми, на востоке – с Ханты-Мансийским АО Тюменской областью, на юге – с Курганской и Челябинской областями, на западе с Пермским краем. Регион характеризуется развитием тяжелой промышленности и разработкой полезных ископаемых. Для развития промышленности построена крупная сеть автомобильных дорог. 

1.2 Оценка природных  и климатических  условий района  строительства 

       Климат  континентальный. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января на равнинах Зауралья от -20 °С на севере до -15 °С на юге. Лето умеренно теплое, на юго-востоке области жаркое, средняя температура июля от +16 °С на севере до +19 °С на юго-востоке. Осадков от 350 мм в год на юго-востоке до 500 мм на севере и 600 мм в горах. Период со среднесуточной температурой ниже 0 °C длится 120—135 дней, начинаясь в середине ноября и заканчиваясь в конце марта. Рельеф Свердловской области преимущественно холмистый и горный. Толщину растительного слоя принимаем 15 см. Грунт в районе строительства дороги – суглинок легкий. Температурный режимпоказанв таблице 1.1 

       Таблица 1.1 – Температура наружного воздуха  средняя по месяцам

       В градусах Цельсия

 

Повторяемость и скорость ветра (для июля) представлена в таблице 1.2

Таблица 1.2 . Повторяемость  и скорость ветра

 
 
 

     По  данным таблицы 1.2 строим розу ветров для  июля, которую представляем на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Роза ветров для июля

     Все климатические параметры взяты  из СНиП 23.01-99 «Строительная климатология» [1].

     Выявляем  дорожно-климатическую зону (ДКЗ) в  соответствии с таблицей приложением 2 СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги» [2]. Свердловская область находится в II дорожно-климатической зоне.

     Производим  классификацию типа местности и  грунтов, т.к. отсутствуют полные геоморфологические, геологические и гидрологические  данные в учебных целях принимаем, что условия заданного района для строительства дороги благоприятные. 

1.3 Общие сведения  о строящемся объекте 

    Строящийся  объект - автомобильная дорога общего пользования соединяющий пункты А и Б. Категория дороги - II, протяжённость участка 10 км.

    В районе строительства разведан грунтовый  карьер в котором залегает суглинок  тяжелый. Схема расположения карьера представлена на рисунке 1.2.

      

    Рисунок 1.2 – Схема расположения грунтового карьера 

    Средняя дальность возки воды, забираемой из различных источников составляет 18 км.

      Средние проектные рабочие отметки завершенной дороги по километрам принимаются по заданию и заносятся в таблицу 1.3. 

Таблица 1.3 Средние  рабочие отметки по километрам

 

    Поскольку средние рабочие отметки насыпи не превышают 2 м, то она соответствует  типу 3, а выемка соответствует типу 9, т. к. её средние отметки лежат  в интервале от 1 до 5 м.

    Поперечные  уклоны верха земляного полотна  принимаем равными 30‰ из условия  обеспечения водоотвода из дренирующего слоя.

    Тип дорожной одежды принимается капитальный, конструкция дорожной одежды соответствует  типу 1 – двухслойное асфальто-бетонное покрытие на основании из фракционированного щебня, устраиваемого по способу заклинки.

       При назначении толщины слоёв учитываем  требования к минимальной толщине  дополнительных слоёв основания  – подстилающий (дренирующий) слой из песка средней крупности. Этот слой для II дорожно-климатической зоны для суглинков тяжелых и глин составляет 30 см.

    Конструкция краевой полосы укрепления на обочинах принимается по типу основной дороги. Укрепления обочин принимаем согласно листу 73 – россыпь гравия толщиной 10-15 см. Укрепление прибровочной полосы и откосов принимается засевом трав по слою растительного грунта толщиной 10 см. Досыпка обочин предусматривается грунтовая.

    Поперечный  уклон проезжей части назначается 20‰. Поперечный уклон обочин назначается 40‰.

    Поперечные  профили дороги в насыпи и в  выемке представлены на рисунках 1.3 и 1.4

 

 
 

 

       Рисунок 1.3 – Поперечный профиль автомобильной дороги в  насыпи (насыпь на 1 км) 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Рисунок 1.4 – Поперечный профиль автомобильной  дороги в выемке (выемка на 6 км) 

2 Разработка проекта  производства работ

2.1 Выбор способов  производства работ  и видов выполняемых  работ

     Строительство земляного полотна предполагается вести силами ДСУ поточным методом  и завершить за один календарный  год.

     Для возведения земляного полотна выполняются  следующие виды земляных работ в  указанной последовательности:

1. Срезка растительного слоя и уборка растительного грунта с границ участка;
2. Срезка чернозема с погрузкой в транспортные средства и транспортированием к месту выгрузки;
3. Уплотнение естественного основания;
4. Разработка грунта в карьере и выемках и транспортирование его в насыпи с выгрузкой;
5. Разравнивание грунта и его уплотнение с движением послойно;
6. Планировка верха и откосов земляного полотна, нарезка кюветов;
7. Укрепление откосов.

 

2.2 Определение объемов  земляных работ  и распределения  земляных масс

     Для определения объемов земляных работ  предоставляем проектный поперечный профиль земляного полотна в  насыпи (рисунок 2.1) и выемке (рисунок 2.2).

     В зависимости от заданных средних  рабочих отметок по км, используя  соответствующие формулы, получаем значения параметров насыпи Н_нh_н и В_о и параметров выемки Н_в, В₁ и В₂ для каждого км. Для определения километровых объемов земляных работ производим следующие вычисления. 
 

       

      Рисунок 2.1 – Поперечный профиль  насыпи (насыпь на 1 км)

     Рисунок 2.2 – Поперечный профиль выемок (выемка на 6 км) 
 

       Определяем  объем срезаемого растительного  слоя грунта и чернозема по формулам:

           (2.1) 

     ,  (2.2)

где 

  V_{рс (ч)} – объем срезаемого растительного слоя (чернозема), м³;

  В_с – ширина срезки, м;

  (для  насыпи приравнивается кВ_о, для выемки – В₂);

  h_{рс (ч)} – толщина растительного слоя (мощность чернозема), м;

  l₁– протяженность одного километра, м;l₁ =1000 м.

     Для выемок определяем объем разрабатываемого грунта по  формуле:

     , (2.3)

где 

  V_в – объем разрабатываемого в выемке грунта, м³;

  В₁, В₂ – ширина разрабатываемой части понизу и поверху соответственно;

  Н_в – мощность разрабатываемой толщи, м.

       Для насыпи определяем профильную  проектную площадь по формуле:

     , (2.4)

где  

  А_n – профильная проектная площадь насыпи, м²;

  В₀– ширина основания насыпи, м;

  h_рс+ч – суммарная толщина срезаемых растительного слоя и чернозема, м, h_рс+ч=0,35 м;

  В_н– ширина верха насыпи, м;

  Н_н, h_н – рабочие отметки верха насыпи по оси и бровке соответственно, м.

      Определяем  профильный объем насыпаемого грунта по формуле:

           (2.5)

где 

  V_n – профильный объем насыпаемого грунта, м³;

  l₁ – протяженность одного участка, м, l₁=1000 м.

     Определяем  фактический объем требуемого грунта для насыпи по формуле:

             (2.6)

где 

  V_н – фактический объем требуемого грунта, м³;

  V_n – профильный объем насыпаемого грунта, м³;

  К₁ – коэффициент относительного уплотнения, для глин (по таблице 14 приложения 2 [2]) К₁=1,05;

  К_тр – коэффициент транспортных потерь, К_тр=1,01.

     Определяем  средний объем  земляных работ  V_ср или среднее значение фактических километровых объемов насыпи и годовой объем, как их сумму, а также отношение V_н/ V_ср для каждого километра насыпи.

     Все расчеты производим в табличной  форме (таблица 2.1). 

 

 

Таблица 2.1 – Определение объемов земляных работ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Рисунок 2.1 – График распределения земляных масс 
 
 
 

  2.3 Определение средней дальности транспортирования грунта 

       При определении средней дальности  возки грунта из карьера в насыпь принимаем во внимание расположение грунтового карьера относительно строящейся автомобильной дороги, согласно рисунку 1.2.

где l_в– средняя дальность возки грунта;

V_ai – объем возимого из карьера грунта для i-го километра (или его участка), на который возится грунт из карьера автосамосвалом, м³;

l_i– расстояние от грунтового карьера до середины i-го километра (или его участка) на который возится грунт, км;

n_в – количество километров на которые возится грунт из карьера в насыпь. 

       Величинаl_i определяется по формуле:

где  y– расстояние от карьера до дороги, км, y=1км;

χ_i – расстояние от точки примыкания землевозной дороги к строящейся до середины данного километра (или его участка), км. 

       Расчет  удобно производить в табличной  форме.

Таблица 2.2 – Расчет средней дальности  возки грунта

 
 
 
 
 
 

       Среднюю дальность перемещения грунта из выемки в насыпь определяем по формуле:

       где  l_n – средняя дальность перемещения грунта, км;

             V_c(j-k) – объем перемещаемого скрепером грунта из выемки на j км  
в насыпь на k-м км, м³;

                   l_(j-k) – расстояние от середины j выемки до середины k насыпи, км,

                   ;

                   m – количество пар выемка-насыпь, взаимосвязанных фронтом перемещения грунта из первой во вторую.

       Расчет  производим в табличной форме.

  Таблица 2.3 – Расчет средней дальности  перемещения грунта

 

  2.4 Определение сроков производства работ и длины сменной захватки 

       Для установления возможных сроков производства работ строим дорожно-климатический  график.

       

       Рисунок 2.3-Дорожно-климатический график 

       Исходя  из дорожно-климатического графика  устанавливаем дату начала работ  24.04, окончания 01.10 и продолжительность строительного сезона в днях (161 день).

       Период  действия специализированного потока по возведению земляного полотна  определяем по формуле:

       где  Т_к – календарная продолжительность работ, дни, Т_к=161 день;

       Т_н– количество нерабочих дней за период строительного сезона, дни;

       К_см – коэффициент сменности работ, смена, К_см=1.

       Количество  нерабочих дней определяем по формуле:

       где t_вых– количество выходных и праздничных дней за период Т_к, 
t_вых=49 дней;

                   t_мет – количество нерабочих дней по метеоусловиям,

                   t_мет=0,08·161=12,88 (дней);

                   t_орг-х – количество нерабочих дней по организационно- 
технологическим причинам,

       t_орг-х=0,03·161=4,83 (дней);

                   t_рем – количество дней необходимых для ремонта техники по 
непредвиденным причинам,

       t_рем =0,03·161=4,83 (дней).

       (дней)

        (дней) 

       Период  действия установившегося потока определяем по формуле:

       где Т_у – период работы установившегося потока, смена;

                   t_p,t_c – количество смен, необходимых для развертывания и  
свертывания, смена, t_p= t_c,

       где nсл– количество технологических слоев земляного полотна.