Производство работ при возведении земляной плотины

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский  государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

Кафедра портов, строительного производства, оснований и фундаментов

Курсовая работа

Тема: «Производство работ при возведении земляной плотины »

Вариант

20 г.

Содержание:

1. Исходные данные.

Рисунок №1 (Схемы к определению объемов земляных работ.) 

2. Расчет объемов работ.
1. Определение расчетов земляной плотины и карьера грунта.
2. Определение объемов экскавации грунта.
3. Определение объемов вскрышных работ.
3. Выбор комплекта машин.
1. Выбор машин для снятия растительного слоя грунта.

Рисунок №2 (Схема к вычислению средневзвешенного расстояния возки грунта.) 3.

2. Выбор машин для экскавации и транспортировки грунта.
3. Выбор машин для разравнивания и уплотнения грунта.
4. Детальная разработка технологии производства.
4. Разработка технологических схем производства работ.
1. Разработка технологических схем снятия растительного слоя.

Рисунок №3 (Технологическая схема производства вскрышных работ скрепером.)

2. Разбивка карьера на экскаваторные забои и проходки.

Рисунок №4 (Схема забоев экскаватора прямая лопата: а, б.)

Рисунок №5 (Схема забоев экскаватора прямая лопата: в.)

3. Разработка технологических схем отсыпки, разравнивания и уплотнения грунта.

Рисунок №6 (Технологическая схема производства работ по отсыпке плотины.)

5. Вычисление технико-экономических показателей, составление календарного  и сетевого графиков производства работ.
1. Вычисление технико-экономических показателей.
2. Составление календарного и сетевого графиков производства работ.

Рисунок №7 (Календарный график производства работ.)

1. Исходные данные:

2. Расчет объемов работ.

1. Определение расчетов земляной плотины и карьера грунта.

По исходным данным выбираем ширину гребня (b), отметку его верха, род грунта, строим плотину с откосами верхового (m1) со стороны воды и низового (m2) заложения. Для этого от крайних точек ширины гребня проводим верховой и низовой откосы заложением соответственно до пересечения с дневной поверхностью (Рисунок №1)

Карьер, в котором производят добычу грунта для отсыпки плотины, находится на расстоянии Lk от створа (за пределами ситуационного плана). Размеры карьера заданы в исходных данных.

Порядок построения карьера следующий:

- Наносят ось выемки и ее подошву на глубине Нк+hр.ст.

bk = Bk – 2*m (Hk + hр.ст.) - 4 = 80-2 * 1,25 (12+0,3) - 4 = 53,3(м)

- Из концов подошвы карьера проводят откосы с заложением 1:m до пересечения с дневной поверхностью.

Если глубина карьера Нк более 5-6 м то для устойчивости откосов строятся горизонтальные площадки (бермы) шириной 2 м (рис.1б).

2. Определение объемов экскавации грунта.

Объем извлекаемого грунта выемки Vb определяется по соотношению

Vb = 4460,6 м3

Где: Vн – объем грунта насыпи, необходимый для отсыпки земляной плотины.

Pн, Рв – плотность грунта соответственно в выемке и насыпи(табл. 3 приложения); ηп – коэффициент полезного использования материалов, зависит от конкретных гидрогеологических условий выемки, в работе принимается равным 0,9; Кс –коэффициент сохранности при транспортировании, принимается равным 0,95-0,97.

Объем грунта насыпи Vн необходимый для отсыпки земляной плотины, определяется путем суммирования частных объемов, заключенных между поперечными сечениями, проходящих по точкам, где изменяются очертания основания плотины. Вычисления выполняются в табличном виде. После определения требуемого объема грунта вычисляют размеры карьера и строят его поперечный разрез.

3. Определение объемов вскрышных работ.

Вскрышные работы включают в себя снятие растительного слоя в основании плотины и в карьере.

Объемы растительного слоя в основании плотины определяют по соотношению:

Vnр сл = Fn*hр сл  =6,6*0,3 + 18,5*0,3 + 18,5*0,3 + 6,65*0,3 = 15,075 м3

Где: Fп – площадь основания плотины в плане, м2 ; hр сл – толщина растительного слоя, м;,- ширина и длина элементарных полос на которые разбивается площадь основания плотины.

Объем растительного слоя в карьере определяют по формуле:

Vkр сл = Lk*Bk*hр сл = 140*80*0,3 = 3360 м3

Где: Lк – длина карьера, м; Вк – ширина карьера, м; hр.сл. – толщина растительного слоя, м.

3. Выбор комплекта машин.

1. Выбор машин для снятия растительного слоя грунта.

Рассматривается два способа выполнения вскрышных работ.

Первый способ предусматривает использование скреперов.

Второй способ  использование бульдозеров.

1. Выбор типа и марки скрепера осуществляют на основании сравнения технико-экономических вариантов.

Среднее взвешенное расстояние возки скрепером растительного слоя в отвал грунта определяется по формуле:

;

L ср.вз.= (1,5*672*(368*2 + 364*2 + 362)) /3360 = 547,8 м

Где VkI – частичный объем растительного грунта в карьере, зависит от числа принятых полос  рис.2; n - число частных объемов n = 5-10; Vр.сл. - полный объем растительного слоя в карьере; li -расстояние грунта от центров тяжести отвалов грунта и полосы в карьере, принимаемое по масштабу. С учетом непрямолинейности траектории движения скрепера в уравнение вводится К=1,5.

Vik =∙Bk∙hр.сл = (140/5)*80*0,3 = 672 м3

Расстояние от верхнего края карьера до откоса отвала задано в исходных данных. Отвал располагается симметрично относительно оси карьера. Основные размеры отвала входят в выражение

Vр.слк  = Lот *Hот *Bот = 23.6*3*47.5 = 3363 м3

Где Lот = 2Bот = 2*18,2 = 36,3 м; Вот – длина, ширина отвала.

Принимают Нот = 10*hр.сл. = 10*0,3 = 3 м.

Далее выбираем скрепер.

Количество машино-смен определяем по формуле:

Nckk =∙(Nтабл+Nтабл(доп.))

Nckk = (3360/1000)*2,21 = 7,43 машино-смен.

Nckk = (3360/1000)*1,29 = 4,34 машино-смен.

Sckk = Nckk*Cck*Kпр

Sckk = 7,43*39,8*20 = 5914,28 руб.

Sckk = 4,34*101*20 = 8766,8 руб.

Cck - из табличных значений по методичке

По результатам расчета выбираем тип и марку скрепера. В нашем случае выбираем самоходный скрепер Д-357 с емкостью ковша 9 м3 ,так как он самый дешевый.

Технические характеристики скрепера Д-357

2. При выполнении вскрышных работ с применением бульдозера среднее взвешенное расстояние перемещения грунта определяют  соотношением:

= 0,5*(Вк +∆L) +10 = 0,5*(80+300) +10 = 200 м

Nб =(Nтабл+Nтабл.доп)

Nб = (3360/1000)*(6,6+19*5,2) = 354,14 машин-смен

Nб = (3360/1000)*(3,6+19*3) = 203,62 машин-смен

Nб = (3360/1000)*(3+19*2,5) = 169,68 машин-смен

Sб = 354,14*26,11*20 = 184931,9 руб.

Sб = 203,62*23,31*20 = 94927,64 руб.

Sб = 169,68*42,56*20 = 144431,62 руб.

Выбор бульдозера осуществляем из таблицы в методичке, выбираем бульдозер ДЗ-17А, т.к. он дешевле.

Технические характеристики бульдозера:

Для вскрышных работ, исходя из стоимости, выбираем скрепер т.к. его стоимость дешевле.

2. Выбор машин для экскавации и транспортировки грунта.

Разработку грунта в карьере производят экскаваторами прямая лопата. Выбор экскаватора осуществляется на основании сравнения требуемой и нормативной эксплуатационной производительности, исходя из предположения оптимального числа машин на объекте.

Требуемую среднесменную производительность одного экскаватора определяют по формуле:

П треб = = = 223,03 м3/см

Где Vв – объем извлекаемого грунта, Тп – срок производства работ, сут; 2 – количество рабочих смен в сутки; nэ – количество экскаваторов.

Нормативную производительность экскаваторов прямая лопата с ковшом емкостью от 1 до 4,5 м3 при разработке грунта с погрузкой в автомобили самосвалы определяют по СНиП. Полученные данные, сводят в таблицу.

Выбор экскаватора:

Выбираем наиболее экономичный экскаватор с емкостью 1,0 м3

Технические характеристики экскаватора:

Автомобиль-самосвал выбирают в зависимости от емкости ковша экскаватора и массы грунта в одном ковше, при этом в кузов должно входить 3-5 ковшей экскаватора. Число ковшей экскаватора, входящих в кузов автомобиля –самосвала при разработке грунта, определяют по формуле:

K =

Где: Q – грузоподъемность самосвала, т.; Vk – объем ковша экскаватора. Kn –коэффициент наполнения ковша экскаватора. Значение ρв – определяется по таблице №3 и №19 в методичке.

K = = 3,45  => в кузов входит 3 ковша.

Технические характеристики автосамосвала:

3. Выбор машин для разравнивания и уплотнения грунта.

Для разравнивания грунта на карьере отсыпки применяют бульдозеры, используемые ранее на вскрышных работах.

Уплотнение грунта производят машинами статического или динамического действия к машинам статического действия, уплотняющим грунт действием собственного веса, относятся гладкие, кулачковые и пневмоколесные катки. Машины динамического действия уплотняют грунт посредством воздействия на него возмущающей силы. К ним относятся трамбовочные машины, вибрационные катки, гидровиброуплотнители.

Выбор уплотняющих машин производится на основании сравнении требуемой и эксплуатационной производительности машин, которые должны на 10-15% превосходить требуемую производительность Пктр (м3/см).

Пктр == 102,2м3/см

Где Vн – объем насыпи, м3 ; Т – срок производства работ, сут.; 2 – количество смен работы; ny – количество уплотняющих машин.

Эксплуатационная производительность катков любого типа определяется по формуле:

Пкэ =

Где: В – ширина полосы уплотнения, м; b – ширина полосы перекрытия; b = 0,1-0,15, м; v – средняя рабочая скорость механизма; v – 3-4 км/ч; h – толщина уплотняемого грунта, м; Т – продолжительность смены = 2 часам; Кв – коэффициент использования сменного времени, Кв = 0,7-0,8; m – число проходок по одному месту, (табл. 13,15,16,17 из методички).

     Толщина  уплотняемого слоя грунта h зависит от типа машины  и определяется:

- для кулачковых  катков h = 0,7*(l+2,5b´-hр)

- для пневмоколесных катков h = 0,064

- для не связного грунта выбираем вибрационные катки h = 1.5 м

Где: Wф, Wопт – фактическая и оптимальная влажность грунта, %; l – длина кулачка, м; b´– 0,1-0,2, м; hр – глубина разрыхления уплотненного слоя грунта, = 0,05 м; Ркол – нагрузка на колесо, т; Рш – давление в шинах катка, кг/см2.

Вибрационные катки

Д-480

Пкэ = (1000*(1,4-0,15)*3*1,5*2*0,7)/1,5 = 5250 м3/см

h =1.5 м

Д-603

Пкэ = (1000*(1,8-0,15)*3*1,5*2*0,7)/1,5 = 6930 м3/см

h =1.5 м

Д-631

Пкэ = (1000*(1,8-0,15)*3*1,5*2*0,7)/1,5 = 6930 м3/см

h = 1.5 м

Исходя из расчетов, выбираем вибрационный каток Д-480, который работает 2 часа.

Технические характеристики вибрационного катка Д-480:

4. Детальная разработка технологии производства.

а) Вскрышные работы, выполняемые скрепером в карьере и плотине.

Количество машино-смен скрепера Nскрк

Nскрк = (Nтаб+Nтаб.доп) = 7,43 м/см

б) Вскрышные работы, выполняемые бульдозером в плотине и карьере.

Nбп = Vрсп *Рб = *15,075 = 1,1 м/см

Где: Рб – нормативное количество машино-смен бульдозера, необходимое для разработки и перемещения 1000 м3 грунта на расстояние Lc.вз.

в) Работа бульдозера на разравнивание грунта на картах (в теле) плотины.

Количество машино-смен бульдозера на разравнивании грунта плотины.

Nбрг = Vн*Рбрг = = 1,35 м/см

Где:  Рбрг – нормативное количество машино-смен бульдозера, необходимое для разравнивания грунта плотины.

Общее количество машино-смен бульдозеров:

Nб = 1,1+1,35 = 2,45 м/см

г) Работа экскаватора для выемки грунта в карьере.

Количество машино-смен экскаваторов для выемки грунта в карьере:

Nэкс = Vв*Рэкс = = 9,6 м/см

Где: Рэкс – количество машино-смен на разработку 1000 м3

д) Работа автосамосвалов при транспортировке грунта от карьера.

Количество машино-смен автосамосвалов при транспортировке грунта от карьера до карты отсыпки равно:

Na = Nэкс+na = 9,6*14,4 = 138,24 м/см

Где: na – количество автосамосвалов.

na = = 17,2/1,2 = 14,4

Где: Тц – время цикла автосамосвала в мин, t1 – время погрузки самосвала в мин.

Тц = t1+t2+t3+t4 = 1,2+8+6+2 = 17,2 мин.

t1 = k*tц = 3*24 = 72сек = 1,2 мин.

t2 = Lk/vг = 6/45 = 8 мин.

t4 = Lk /vп = 6/60 = 6 мин.

t3 = 2 мин.

Где: k-количество ковшей экскаватора, входящих в кузов автосамосвала, tц – время цикла экскаватора (из табл. 18), мин. t2,t4 – время хода автосамосвала в груженом и порожнем состоянии, мин., t3 – время выгрузки автосамосвала (табл. 20), мин., Lk – расстояние от карьера до карты отсыпки с учетом непрямолинейности дорогпринимаемым равным 1,5lk, км; vг, vп – скорость автосамосвала соответственно в груженом и порожнем состоянии.

vг = 45 км/ч , vп = 60 км/ч.

е) Работа уплотняющих машин при возведении плотины.

Количество машино-смен грунтоуплотняющих машин определяют по соотношению:

Nk = Vн/Пkэ = 4087,5/5250 = 0,76 м/см

Где: Vн – объем грунта насыпи, необходимый для отсыпки земляной плотины, м3; Пkэ – эксплуатационная производительность грунтоуплотняющих машин, м3.

                                 Сводная таблица машино-смен механизмов.

4. Разработка технологических схем производства работ.

1. Разработка технологических схем снятия растительного слоя.

На рисунке №3 показана технологическая схема производства вскрышных работ (схема работы скрепером). На схеме траектории движения скреперов показаны съезды и выезды, путь набора и выгрузки грунта, радиусы поворота машин не должны быть меньше предельных (табл. 22,23,24 приложения).

     Возможно  применение различных методов  разработки:

- по эллипсу когда движение скрепера во избежание износа ходовой части меняется каждые 1,5-2 часа работы;

- по восьмерке, когда на каждую операцию разгрузки  приходится один поворот скрепера  на 180 градусов.

- челночно-поперечная схема, когда разработка забоя происходит перпендикулярно оси выемки.

2. Разбивка карьера на экскаваторные забои и проходки.

При разработке грунта экскаваторами прямая лопата с погрузкой на автомобили-самосвалы возможны различные схемы взаимного расположения экскаваторов и транспорта.

Забоем называют место работы экскаватора. Различают забои лобовые и боковые. При работе лобовым забоем транспортные пути расположены непосредственной близости от экскаваторных. Если ось транспорта расположена  в соседнем, ранее разработанном забое, на расстоянии от экскаваторной оси, близком по величине радиусу выгрузки экскаватора, то такой забой называют боковым.

Проходки различают ярусные и ступенчатые, что определяется взаимным высотным расположением экскаваторных и транспортных ходов. При разработке грунта ярусной проходкой экскаватор и транспорт перемещаются на одном уровне; при ступенчатой проходке- транспорт перемещается либо выше, либо ниже экскаватора. Виды забоев показаны на рисунке №4, 5.

а. В лобовом забое экскаватор перемещается по дну забоя и разрабатывает грунт перед собой и сбоку.

б. При разработке грунта экскаватором боковым забоем ярусной проходкой экскаватор и транспорт размещают на одних отметках, ось перемещения транспорта параллельна оси перемещения экскаватора и находятся  на некотором расстоянии от него.

в. В отличие от бокового забоя ярусной проходки при ступенчатой проходке транспорт и экскаватор перемещаются на разных отметках. Забои этого вида применяют для ступенчатого заглубления последующего забоя по отношению к предыдущему