Проект производства работ по сооружению земполотна

Оглавление

 

 

Введение

 

Железнодорожное строительство планомерно увеличивает  основные фонды железнодорожного транспорта. Сфера ЖД строительства столь обширна, что её изучают постепенно в ряде курсов, к которым относится и дисциплина «Технология и механизация железнодорожного строительства». Технология – наука о способах и средствах рационального ведения производственного процесса – занимается изучением целесообразных отношений предмета труда (строительных материалов, изделий, конструкций и т.п.) с орудиями и средствами труда (машинами, оборудованием, приспособлениями, устройствами и т.д.), в результате чего достигается намеченный результат производственного процесса.

Задача технологии состоит в том, чтобы обеспечить наилучшее соответствие применяемой техники способу производства работ, что может быть достигнуто при детально отработанной, стабильной, определённой по времени, затратой ресурсов и достигаемому эффекту последовательности операций. Такие последовательности называют технологическими процессами.

Дисциплина  «Технология и механизация железнодорожного строительства» освещает основные способы и средства производства массовых строительных работ, выполняемых при сооружении основных объектов железной дороги.

Железнодорожное земляное полотно – инженерное сооружение, состоящее из насыпей и выемок, со всеми относящимися к ним устройствами – резервами, канавами, кюветами, банкетами и пр.

Железнодорожное земляное полотно является одним из важнейших элементов ЖД пути и должно обладать прочностью и неизменяемостью формы под действием нагрузок, атмосферных явлений и происходящих в самом земполотне процессов.

Работы по сооружению земляного полотна должны быть комплексно механизированы и осуществляться на основе проектных документов.

Целью курсового  проекта «Проект производства работ по сооружению земполотна» является закрепление теоретических знаний и их практическое применение в производстве работ по сооружению 3-х километров участка земполотна ЖД.

Проект  производства работ (ППР) выполняется на основании рабочих чертежей – продольного профиля и типовых чертежей – поперечных профилей земполотна.

Для выполнения курсового проекта необходимо: подсчитать объёмы и определить трудоёмкость работ; проработать ряд вариантов производства работ и выбрать оптимальный; подобрать ведущие и комплектующие машины; разобрать технологическую карту; определить технико-экономические показатели; рассмотреть вопросы техники безопасности.

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

1.1 Определение  Объёмов работ

В железнодорожном  строительстве, в сооружении земполотна участвуют трудовые, технические и материальные ресурсы. Для определения трудозатрат, машинозатрат и количества строительного материала – грунта при сооружении заданного участка земполотна, необходимо знать объемы работ.

1.1.1 Подготовка исходных данных

Подготовка  исходных данных заключается в выборе поперечных профилей и определения  расстояния между ними. Поперечные профили выбираются в зависимости  от заданной категории железнодорожной  линии, вида грунта, рабочих отметок, наличия поперечного уклона местности в соответствии с СНиП 32-01-95 и альбома типовых поперечных профилей. Согласно с СНиП 32-01-95 и заданию, поперечники в моём курсовом проекте находятся на ПК 18980 и ПК 19050.  

В данном курсовом проекте категория железнодорожной линии – I, согласно заданию определяем параметры поперечных профилей КМ 75 ПК 7 - насыпь и КМ 76 ПК 2 - выемка, расстояние между которыми 500м.

Поперечный  профиль выемки имеет ширину основной площадки понизу-16м (рисунок 4.2). Эта величина складывается из ширины основной площадки поверху (так как у меня недреннирующий грунт, то значение принимается равным 7,6м, рисунок 4.1) в соответствии со СНиП 32-01-95, ширина двух кюветов поверху равна 4,4м, откосы которых имеют уклон 1:1,5 и ширина двух закюветных полок поверху равна 4м. Выемка имеет глубину равную 7,0 м, откос имеет уклон 1:1,5. Слева на расстоянии 5м устраивается типовая  водоотводная канава с шириной поверху 2,4м. Справа на расстоянии 1м устраивается банкетный валик с уклоном 0,020-0,040, (я взял 0,020)  равный 19,9м. Сразу за ним устраивается типовая водоотводная канава, ширина поверху равна 2,4м.

Поперечный  профиль насыпи имеет основную площадку шириной 7,6 м(так же зависит от грунта), а высота насыпи 2,9 м. Откос с уклоном 1:1,5. С левой и правой стороны от подошвы насыпи располагается берма. С левой стороны она равна 8 метрам, так как в будущем,  будет, строится второй путь. С правой стороны берма равна 3 метрам. С правой и левой стороны за бермой устраивается типовая водоотводная канава, глубиной 0,6 метра и шириной понизу 0,6 метра с уклоном 1:1,5.

 

Длины отсеков  при наличии нулевых точек (мест перехода из насыпи в выемку или из выемки в насыпь) определяется следующим образом: по рисунку 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение положения точек нулевых работ

 


 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Определение нулевой точки на продольном профиле

 

Нулевые точки  рассчитываются по формуле  

,
, где

 

и - отметки высот,

L - длина пикета.   

Расчёт положения точек  нулевых работ.

КМ 73 ПК 5-6  

;

КМ 74 ПК 0-1  

;

КМ 74 ПК 4-5  

;

КМ 75 ПК 1-2  

;

КМ 75 ПК 4-5  

;

КМ 75 ПК 9-0  

.

Данные по расчёту положения точек нулевых работ представлены в таблице 1

 

 

 

 

 

Таблица 1

КМ  ПК

СХЕМА

X

Y

73 5 – 6

52,63

47,37

74 0 – 1

44,45

55,55

74 4 – 5

62,75

37,25

75 1 – 2

39,82

60,18

75 4 – 5

18,37

81,63

75 9 – 0

41,54

58,46


 

Определение отметок в начале и конце кривой

Рис.2.1

 

Рис.2.2

 

Ннк=Н1 + X

Нкк=Н1 – X

Таблица 2


КМ  ПК

СХЕМА

X

НК или КК

73 7 – 8

0,06

4,24

74 3 – 4

 

3,35

3,45


КМ 73 ПК 7-8   

КМ 73 ПК 7-8   

 

Определение места изменения крутизны откоса

 

Рис.3.1

 

Y=L-X

Рис.3.2

 

X=L-Y


Таблица 3

КМ ПК

СХЕМА

X

Y

75 6 - 7

25,65

75 7 - 8

20,41


 

КМ 75 ПК 6-7   

КМ 75 ПК 7-8   

 

 

1.1.2. Подсчёт основных объёмов земляных сооружений

Объем работ  подсчитывают для каждого отсека, начиная с подсчета первого отсека, затем второго и т. п.

Подсчет объемов  земляных масс производится по рабочим  отметкам продольного профиля.

В качестве расчетного значения В – ширины сечения железнодорожного полотна, принимается размер меньшего основания трапеции, а именно:

для насыпей  –  ширина В основной площадки;

для выемок –  расстояние между откосами в уровне основной площадки бровок земляного полотна, к которому помимо В0 прибавляется ширина двух кюветов поверху и ширина закюветных полок.

Ширина основной площадки земляного полотна В0 принимается в зависимости от категории линии и вида грунта. В данном курсовом проекте при возведении земляного полотна используется супесь, категория будущей линии – I. Ширину основной площадки принимаем 7,6 м. Ширину кювета поверху принимаем равной 2,2 м., закюветной полки 2 м.

Рис.4.1 Схема насыпи.

 

Рис.4.2 Схема выемки.

 

Земляное полотно на местности с относительно небольшим уклоном (1:8 и менее) имеет в сечении форму, близкую к трапецеидальной. На участках профиля с достаточно однообразным уклоном местности образуются клинообразные фигуры, объем которых вычисляется по следующей формуле:

, где 

L – длина отсека;

b – ширина основной площадки земполотна;

m – знаменатель крутизны откоса;

H1, H2 – рабочая отметка соответственно в начале и конце отсека.

 

 

1.1.3. Определение дополнительных объёмов земляных сооружений

Кроме  основного  объема отсеков необходимо определять дополнительные объемы, которые образуются:

а) При высоте насыпи более 6 м, когда имеет место перелом в крутизне откоса, то пользуются той же методикой расчёта, но ведут его по частям: сначала для верхней части насыпи высотой до 6 метров, а затем для нижней.

 









 

Рис.5.1 Схема усеченного клина к определению объемов

 

Рис.5.2 Схема насыпи с высотой больше 6 м.

 

Рис.5.3 Схема продольного разреза насыпи c H > 6

 

 

 

V1 – объём грунта в насыпи, где H<6;

V2 – объём верхней части грунта, где H>6;

V3 – объём нижней части грунта, где H>6.


,

,

.

в) На криволинейных участках пути. Необходимо увеличивать ширину земляного полотна на величину поправки. Для железнодорожной линии I категории, с радиусом кривой 2000 м, уширение Db составит 0,3 м с наружной стороны кривой.

Дополнительный  объем может быть посчитан по формуле:

 

 

, где

 

- уширение земполотна (зависит от радиуса),

- длина участка (отсека),

- средняя высота участка.

Или  учитывая величину поправки при вычислении объёмов отсеков по основной формуле в пределах кривой:

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

Рис.6. Схема уширения земляного полотна

на кривом участке  пути

 

 

г) На косогорных местностях.

В данном курсовом проекте равномерный поперечный уклон местности между ПК-736 и ПК-737 равен 1:6


 

 

 

 

 

 

 

Рис.5.   Схема поперечного профиля участка земполотна, имеющего поперечный уклон местности превышающий 1:8

Дополнительный  объем, образуемый косогорностью местности, определяется по формуле:

,
,

 

где     –   переводной коэффициент,

 

V0 – основной объем отсека;

L – длина отсека;

В – ширина основной площадки земполотна (7,6 м);

m – крутизна откоса насыпи (1,5);

mk – крутизна местности (6).

;

 

.

 

Прежде, чем приступать к полному расчету  объемов земляных работ, необходимо компенсировать толщину растительного слоя, сливной призмы, грунт для доуплотнения насыпей и для возмещения технологических потерь.

 

Компенсация растительного слоя и сливной призмы

Растительный  грунт в основании насыпей  в самих насыпях использовать нельзя, он убирается из земляных сооружений, учитывая это, его следует возместить, а так же толщину сливной призмы, тем более что их общий объём довольно значительный и может составить 7 – 10 % от общего объема сооружения.

Эта компенсация  учитывается при уточнении рабочих отметок:

 

, где

 

и – уточненные рабочие отметки насыпи и выемки соответственно,

 – рабочие отметки (берутся с профиля),

- толщина сливной призмы (0,15 м),

- толщина растительного слоя (0,20 м).

 

 

Компенсация на уплотнение грунта в насыпях

Проектная плотность  грунтов в насыпях, как правило, выше естественной плотности выемок, резервов, карьеров. Доведение плотности грунта в насыпях до проектной требует укладки дополнительных объемов грунта. Это обстоятельство учитывают с помощью коэффициента kу – коэффициента увеличения объема, который умножается на вычисленные объемы. В данном курсовом проекте коэффициент на доуплотнение грунта принимаем kу = 1,13.

Компенсация на технологические потери грунта

По условиям производства земляных работ не удается  сразу чисто разработать выемки. Часть грунта с откосов и основания удаляется во время планировочных работ и не попадает в строящиеся смежные насыпи, кроме того, имеют место потери грунта при его транспортировании и выгрузке. Для компенсации потерь грунта вычисленный основной объем отсека умножают на поправочные коэффициенты технологических потерь грунта. В данном курсовом проекте принимаем эти коэффициенты равными: ; .

В итоге определяются объемы грунта в каждом отсеке насыпи и выемки:

, где

Суммарные объемы работ с учетом дополнительных объемов, компенсаций грунта посчитаны в таблице, приложении 1 (см. приложение 1).

 

1.1.4. Определение объёмов земляных работ

Данные по расчёту  объёмов земляных работ представлены в таблице №4

 

 

 

2. ЛИНЕЙНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС, ВЫБОР СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА

Железнодорожное земляное полотно представляет собой  ряд чередующихся насыпей и выемок. Профильная кубатура – суммарный объем грунта всех насыпей и выемок. Рабочая кубатура – объем грунта, разработанного в выемках, резервах и карьерах.

Задача распределения  земляных масс состоит в том, чтобы  рационально использовать имеющийся на трассе земляного полотна рабочий объем (выемки, резервы, карьеры).

Критерий оптимальности: выполнение земполотна в заданный срок при минимуме затрат. Этот критерий, может быть, достигнут при совмещении работ и при применении высокопроизводительных машин. Учитывая эти требования – распределение земляных масс и выбор способа производства земляных работ – обе эти задачи решаются одновременно.

При распределении земляных масс должны выполняться условия, способствующие рациональному решению задачи:

    1. Грунты выемок должны максимально использоваться для отсыпки насыпей.
    2. Дальность перемещения грунта должна быть минимальной.
    3. Количество штук и типов ведущих машин должно быть минимальным.

При выборе ведущих  технологических машин необходимо учитывать:

- Вид грунта;

- Объем работ  и сроки их выполнения;

- Рабочие отметки  насыпей и выемок;

- Дальность  возки грунта;

- Климатические  и топографические условия района;

- Время года.

При распределении земляных масс необходимо стремиться весь грунт выемок, пригодный для этой цели, укладывать в насыпи при экономической целесообразности.

Насыпи могут  быть отсыпаны из резервов. Резервы  закладывают в непосредственной близости от насыпи и отделяются от насыпи полосой ненарушенного основания – бермой, и разрабатывают вдоль насыпи на всей или значительной части её протяжённости. Резервы не устраивают в пределах станционных площадок, на территориях застройки, в местах, неблагоприятных в геологическом и гидрологическом отношении (например, на поймах рек).

При избытке  грунта в выемках грунт перемещают в кавальеры или в отвал. Кавальеры открывают на некотором удалении от железной дороги (за пределами полосы отвода).

Степень полезного  использования разработанного грунта характеризуется коэффициентом распределения грунта. И рассчитывается по формуле:

где

Р – рабочий объем (всех разрабатываемых выемок, карьеров, резервов);

П – профильный объем (всех насыпей и выемок).

Результаты  распределения сводим в таблицу 5.

 

По данным приведённым  в таблице 4 строим кумулятивную кривую (Рис.6). По ходу построения получаем 7 участков. В зависимости от дальности возки мы выбираем соответствующие машины: на первом участке (1) необходимо перевезти 7689,08 м3 грунта на расстояние 184 м., следовательно выбираем скрепер самоходный, по аналогии подбираем необходимые машины на остальные участки и получаем: (2) СП, (3) СП, (4) СП, (5) СП, (6) СП, (7) Э, а\с, (8) СП. Зависимости по которым подбиралась техника, представлены в таблице ниже.

 

Бульдозер (Б)

Скрепер прицепной (СП)

Скрепер самоходный (СС)

Экскаваторно  авто самосвальный комплект (Э, а\с)

≤ 100 м

100 – 500 м

500 – 1500 м

> 1500 м


 

 

Распределение земляных масс

Таблица 5

№№ участков

Пикетаж

Профильная кубатура

Рабочая кубатура

∑

Средства механизации

в      Отвал

в Кавальер

в Насыпь

Начало

Конец

из выемки

из резерва

из карьера

Насыпь

Выемка

∑

Э

С

Б

1

4

7+03

7689,08

7689,08

15378,16

    

7689,08

    

7689,08

  

7689,08

  

2

7+03

13+12

19311,11

19311,11

38622,22

    

19311,11

    

19311,11

  

19311,11

  

3

13+12

17+63

6795,9

6795,9

13591,8

    

6795,9

    

6795,9

  

6795,9

  

4

17+63

23+10

17251,94

17251,94

34503,88

    

17251,94

    

17251,94

  

17251,94

  

5

23+10

25+35

4827,91

4827,91

9655,82

    

4827,91

    

4827,91

  

4827,91

  

6

25+35

26+30

6823,89

  

6823,89

        

6823,89

6823,89

6823,89

    

7

26+30

34

27762,32

27762,32

55524,64

    

27762,32

    

27762,32

  

27762,32

  

∑

        

174100,41

          

90462,15

      
                       

 

 

 

График кумулятивной кривой

 

Рис.6. Схема кумулятивной кривой с вариантом распределения земляных масс №№ рабочих участков 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОЛОСЫ ОТВОДА

Полоса отвода – территория, предназначенная для размещения на ней земляного полотна и других объектов железной дороги.

Ширина полосы отвода устанавливается с учетом максимальных рабочих отметок земляного полотна, необходимости устройства резервов, кавальеров, притрассовых дорог, водоотводных и других сооружений. Границы полосы определяются для каждой насыпи и выемки, форма полосы в плане будет иметь вид прямоугольников с небольшой разницей по ширине, их следует группировать, принимая ширину полосы по наибольшей ширине отдельных прямоугольников.

Схемы поперечных профилей для определения ширины полосы отвода:

Рис.7. Поперечный профиль насыпи

 

справа для насыпи < 6

справа для насыпи > 6

слева для насыпи


 

Рис.8. Поперечный профиль выемки

справа для выемки

слева для выемки


 

Для получения  окончательной ширины полосы отвода к найденным отметкам прибавляется 7 м на автодорогу.

Расчёты площади  полосы отвода представлены в таблице 6

 

 

 

Таблица 6

ПК

Насыпь

Выемка

S (1пк)

S (1км)

Дп

Дл

Д

Дп

Дл

Д

0

      

32

24

56

5390

  

50290

1

      

29,9

21,9

51,8

4765

2

23,25

20,25

43,5

      

4590

3

25,65

22,65

48,3

      

4800

4

25,35

22,35

47,7

      

4620

5

23,85

20,85

44,7

      

4365

6

22,8

19,8

42,6

      

4720

7

      

29,9

21,9

51,8

5345

8

      

31,55

23,55

55,1

5915

9

      

35,6

27,6

63,2

5780

0

      

30,2

22,2

52,4

4675

1

22,05

19,05

41,1

      

4080

46875

2

21,75

18,75

40,5

      

3975

3

21

18

39

      

3975

4

21,75

18,75

40,5

      

4065

5

21,9

18,9

40,8

      

4395

6

25,05

22,05

47,1

      

4800

7

25,95

22,95

48,9

      

5605

8

      

35,6

27,6

63,2

6095

9

      

33,35

25,35

58,7

5210

0

      

26,75

18,75

45,5

4645

1

25,2

22,2

47,4

      

4605

50835

2

23,85

20,85

44,7

      

5080

3

29,95

26,95

56,9

      

4930

4

22,35

19,35

41,7

      

4665

5

27,3

24,3

51,6

      

5860

6

      

36,8

28,8

65,6

6035

7

      

31,55

23,55

55,1

5330

8

      

29,75

21,75

51,5

4955

9

      

27,8

19,8

47,6

4730

0

      

27,5

19,5

47

  
 

∑

148000


 

По завершению расчета полосы отвода, вычерчиваем  ситуационный план (Приложение 2)

Для дальнейших вычислений необходимо знать площадь  полосы отвода в пределах каждого  километра:

Площадь занимаемая лугом  S1 ,м2 (50290)

Площадь занимаемая крупным лесом средней густоты S2 ,м2 (46875)

Площадь занимаемая кустарником S3 ,м2 (50835).

 

 

 

4. ТЕХНОЛОГИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

Полоса отвода, на которой должны быть размещены  различные сооружения, в том числе  земляное полотно, редко бывает пригодна для выполнения земляных работ. Обычно на ней растет лес, кустарник, имеются различные другие препятствия –  пни, камни, строения и т. п.

Около 90% общего объёма земляных работ приходится на возведение земляного полотна, процесс  которого включает в себя три этапа:

- подготовительные  работы;

- основные (земляные) работы;

- отделочные  и укрепительные работы.

4.1 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ.

- удаление с площади работ леса(валка леса Е13 § 2, трелёвка Е13 § 4, корчёвка пней Е13 § 8, засыпка подкоренных ям СНиП 4.2 - 82 § 48);

- расчистка  трассы от кустарника СНиП 4.2 - 82 § 51;

- срезка растительного  слоя § Е2 - 1 - 5;

- нарезка водоотводных  канав(с целью перехвата воды, поступающей к строящемуся земляному  полотну, а так же осушения  заболоченных или переувлажнённых  участков основания) § Е2 - 1 - 16;

- устройство  землевозных дорог § Е2 - 1 - 46;

- геодезические  работы.

 

После установления состава подготовительных работ, следует  определить их объемы работ и подробно описать технологию выполнения этих работ (строительных процессов) в том числе: характер работ, объемы работ, технологию (методы и способы), состав бригад и организацию труда. Применяемые машины и механизмы.

4.1.1. Расчистка трассы от леса

В данном курсовом проекте на 2-ом км трассы растёт лес крупный средней густоты, количество деревьев на 1 Га от 81 до 200, диаметр пня от 34 см.

Валку леса  выполняется только в светлое  время суток, следовательно, максимум только в 2 смены.

Для дальнейших расчетов необходимо знать расчищаемую  площадь, которая определяется по размерам полосы отвода. Определив площадь занятую лесом, определяем в зависимости от диаметра пней и кол-ва деревьев норму времени машино-часов на 1 Га.

 

Валку леса выполняем (валочно-пакетирующей машиной ЛП-19) в следующем порядке:

Проект производства работ по сооружению земполотна