Производство земляных работ. 6



Міністерство  Освіти і Науки України

Київський Національний Університет Будівництва і Архітектури

 

 

Кафедра технології будівельного виробництва

 

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА  ЗАПИСКА

до курсового  проекту №1

з технології будівельного виробництва

„Проектування земляних робіт ”

 

 

 

 

Виконав:

Спеціальність: «Промислове та цивільне будівництво»

Перевірив:


 

 

 

 

 

Київ - 2011 
ЗМІСТ

ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ.

ВСТУП.

  1. ПЛАНУВАННЯ ПЛОЩАДКИ.
    1. Характеристика об’єкта і умов виконання робіт.
    2. Визначення об’ємів насипу та виїмки.
    3. Розподіл земляних мас на площадці.
    4. Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу.
    5. Визначення техніко-економічних показників варіантів.
    6. Складання калькуляції трудових затрат і заробітної плати.
    7. Технологічні розрахунки.
    8. Визначення техніко-економічних показників проекту.
  2. КОПАННЯ КОТЛОВАНУ.
    1. Характеристика об’єкта і умов виконання робіт.
    2. Визначення об’єму котловану.
    3. Вибір способу виконання робіт і комплектів машин (у двох варіантах), а також визначення тривалості виконання робіт за варіантами через експлуатаційну продуктивність.
    4. Визначення техніко-економічних показників варіантів. Порівняння та вибір остаточного варіанту виконання робіт.
    5. Складання калькуляції трудових затрат і заробітної плати.
    6. Технологічні розрахунки.
    7. Визначення техніко-економічних показників проекту.
  3. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА.

 

 

 

ВСТУП

В курсовому проекті  запроектовано два процеси з переробки ґрунту: планування площадки та копання котловану.

Проект представлено у вигляді технологічної карти  у двох частинах на листі формату А1. До креслень додається пояснювальна записка, у якій розкрито суть та методику вирішення окремих технологічних задач, таких як: вирахування об’ємів робіт, визначення відстані переміщення ґрунту при плануванні площадки, формування структури процесів та підбір машин для їх виконання, визначення тривалості процесів як через експлуатаційну продуктивність, так і через нормативну (з допомогою ЕНиР) у табличній формі технологічних розрахунків, підрахування техніко-економічних показників при порівнянні варіантів механізації процесу та для проекту в цілому, методику вибору екскаватора для копання котловану та визначення кількості автотранспортних одиниць для відвезення ґрунту від екскаватора, формування комплекту машин для безперервної сумісної роботи.

 

  1. ПЛАНУВАННЯ ПЛОЩАДКИ
    1. Характеристика об’єкта

Згідно завдання на навчальний курсовий проект необхідно спланувати площадку розміром 160х160 м з нульовим балансом земляних мас, тобто без ввозу додаткової землі чи вивозу надлишку за межі площадки.

Рельєф площадки заданий горизонталями з кроком 1,0 м. Спланована площадка повинна мати проектні ухили і1=0,004 та і2=0,001.

Ґрунти на площадці представлені гравієм.

    1. Визначення об’ємів насипу та виїмки
      1. Розбивка площадки на квадрати

Згідно із завданням креслимо в масштабі план ділянки. Наносимо сітку квадратів із стороною 10….60м залежно від характеристики місцевості. В курсовому проекті площадка розбита на квадрати зі стороною 40м. також проставляються розміри площадки, відповідні нахили та інші вихідні данні.

      1. Визначення чорних відміток

Чорні відмітки визначаємо за інтерполяцією відміток двох  горизонталей.

Чорна відмітка вершини квадрата


(1)

е  m - відмітка горизонталі з меншою відміткою, м.; h – різниця відміток сусідніх горизонталей, м.;  а – відстань заміряна з плану від горизонталі з меншою відміткою до вершини квадрата, в міліметрах; l – найкоротша відстань між двома горизонталями в плані у таких самих одиницях.

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 1

      1. Визначення проектних відміток

Середня планувальна  відмітка визначається за формулою:

                                                                  (2)

Де  - сума чорних відміток вершин, загальних відповідно для чотирьох, двох і одного квадрата; n-кількість квадратів.


 

      1. Визначення проектних (червоних) відміток вершин квадратів

В першу чергу були визначенні проектні відмітки кутів  площадки,  вирахувані задані ухили за формулами (3)-(6)


 

де Z1,2 – розміри площадки, м.; і1,2 – ухили.

Підставимо у формули відповідні значення і отримаємо проектні відмітки кутів площадки:



 

За кутовими відмітками методом інтерполяції визначаємо проектні відмітки всіх вершин нівелювальної сітки і наносимо їх на вершинах квадратів –справа, зверху. (див. рис. 2)

 

      1. Визначення робочих відміток

Робочі відмітки hр вираховують як різницю між проектними і чорними відмітками, м.:


(7) 

Одержані значення hр зі знаком „ + ” показують на необхідність насипу, зі знаком „ – ” - на необхідність виїмки. Значення робочих відміток наносимо зліва, зверху, біля перетину ліній, якими площадку ділять на квадрати.(рис 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 2

      1. Побудова нульової лінії

На сторонах  перехідних квадратів  графічно визначаємо положення нульових точок, і по ним будуємо нульову лінію. ( рис 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 3

      1. Визначення об’єму ґрунту у квадратах

Об’єм ґрунту, що належить розробці, визначають як суму об’ємів у повних і перехідних квадратах і об’ємів в укосах.

Об’єм ґрунту в межах квадратів, що мають робочі відмітки одного знака, м3 :

(8)

де d – сторона квадрата, м.; h1, 2, 3, 4 – робочі відмітки у вершинах квадратів, м.

Об’єм ґрунту в межах перехідних квадратів, м3:


     (9)

де     - сума абсолютних значень усіх робочих відміток перехідного квадрата, м.;           - сума робочих відміток насипу (при визначенні об’єму насипу) або суми відміток виїмки (при визначенні об’єму виїмки), м.


 

Розрахунки об’ємів у квадратах зводимо в таблицю 1.

№ кв

h1

h2

h3

h4

Σh

a2/4

(Σhн)2/Σh

(Σhв)2/Σh

Vн, м3

Vв, м3

1

-3,29

-2,03

-1,79

-2,85

9,96

400

      

3984

2

-2,03

+0,63

+0,37

-1,79

4,82

400

0,207

3,0

83

1200

3

+0,63

+2,79

+2,13

+0,37

5,92

400

    

2370

  

4

+2,79

+5, 75

+4,59

+2,13

15,26

400

    

6104

  

5

-2,85

-1,79

-1,55

-3,31

9,5

400

      

3800

6

-1,79

+0,37

+0,51

-1,55

4,22

400

0,183

2,643

74

1057,2

7

+0,37

+2,13

+1,77

+0,51

4,78

400

    

1912

  

8

+2,13

+4,59

+2,83

+1,77

11,32

400

    

4528

  

9

-3,31

-1,55

-1,61

-3,77

10,24

400

      

4096

10

-1,55

+0,51

+0,05

-1,61

3,72

400

0,084

2,68

34

1073

11

+0,51

+1,77

+1,31

+0,05

3,64

400

    

1456

  

12

+1,77

+2,83

+1,87

+1,31

7,78

400

    

3112

  

13

-3,77

-1,61

-1,97

-3,83

11,18

400

      

4472

14

-1,61

+0,05

-0,91

-1,97

4,54

400

0,0005

4,425

0,2

1770

15

+0,05

+1,31

-0,05

-0,91

2,32

400

0,800

0,397

320

158,8

16

+1,31

+1,87

+0,91

-0,05

4,14

400

4,042

0,0006

1617

0,24

Разом

                

21610,2

21611,24




Визначення  об’ємів відкосів                                 

Таблиця 1.

 

Сплановані площадки належать до постійних земляних споруд, тому згідно з технічними умовами  приймаємо коефіцієнт відкосу m для виїмки m1=1,25; для насипу – m2 =1,5.

Об’єм відкосів (Рис.4.) визначаємо у таблиці 2 за формулами (10), (11), (12) та (13).


  • кутова чотиригранна піраміда (10)
  • бокова у вигляді призми (11)
  • бокова у вигляді тригранної піраміди (12)

   (13)


 

 

                                                              

                             

                                              Рис.4.

 

Значення об’ємів  ґрунту укосів зводимо табл.2

 

Значення об’ємів  ґрунту укосів

                                                                                                             Таблиця 2

№кв

h1

h2

між перерізами

кутові  піраміди

насип

виїмка

насип

виїмка

1

-2,85

-3,29

  

236,832

    

1

-3,29

-

      

18,547

1

-3,29

-2,03

  

186,81

    

2

-2,03

+0,63

0,9426

26,18

    

3

+0,63

+2,79

122,715

      

4

+2,79

+5,75

612,699

      

4

+5,75

-

    

142,582

  

4

+5,75

+4,59

811,959

      

8

+4,59

+2,83

436,155

      

12

+2,83

+1,87

172,578

      

16

+1,87

+0,91

64,875

      

16

+0,91

-

    

0,565

  

16

+0,91

-0,05

7,846

0,00105

    

15

-0,05

-0,91

  

10,38

    

14

-0,91

-1,97

  

58,86

    

13

-1,97

-3,83

  

231,87

    

13

-3,83

-

      

29,26

13

-3,83

-3,77

  

361,02

    

9

-3,77

-3,31

  

314,61

    

5

-3,31

-2,85

  

238,48

    

Разом

   

2229,77

1665,04

143,147

47,807


      1. Складання загальної відомості об’ємів земельних мас під час планування площадки

Після закінчення всіх обчислень  об’ємів земляних робіт складають  загальну відомість об’ємів земляних мас під час планування площадки (табл. 3)

Об’єм надлишкового ґрунту з урахуванням залишкового розпушення становить (з табл. 3):   

Таблиця 3.

Місце об'ємів

Геометричні об'єми, м3

Додатковий V грунта  внаслідок зал. Розпушення

насип

виїмка

розходження

  

Планування  в межах квадратів

21610,2

21611,24

-1,04

0,004%

1296,674

Укоси площадки

2372,917

1712,847

660,07

27,8%

102,77

Разом

23983,117

23324,087

659,03

2,74%

1399,44


 

23983,117-23324,087-1399,44=-740,41 м3.

Оскільки приклад розв’язується  з нульовим балансом то  надлишкового об’єму (709,63 м3) не повинно залишитись. Вирахуваний надлишок розподіляємо тонким шаром по площадці, у межах квадратів від чого скоректуємо середню відмітку планування площадки:

 


Отже надлишку не буде, якщо проектні відмітки насипу та виїмки збільшити  на величину h0 :


 

Коригуємо об’єми виїмок та насипу для кожного квадрата: до значення об’єму насипу в квадраті додаємо добуток h0 і площі насипу, а від значення об’єму виїмки віднімаємо відповідний добуток h0 і площі виїмки:

Кореговані  об’єми виїмок та насипу

Таблиця 4.

 Номер    квадрата

Об'єми  робіт

Об'єми  відкосів

Разом

між перетинами

кутових пірамід

насип

виїмка

насип

виїмка

насип

виїмка

насип

виїмка

1

-

4178,096

-

440,58

-

19,16

-

4639,2

2

92,54

1246,28

1,028

27,0

-

-

92,5

1278,4

3

2412,8

-

125,61

-

-

-

2534

-

4

6146,4

-

1440,59

-

144,67

-

7728,6

-

5

-

3980,3

-

248,24

-

-

-

4232,1

6

83,04

1083,57

-

-

-

-

81

1087,5

7

1956,8

-

-

-

-

-

1954,8

-

8

4572,8

-

442,41

-

-

-

5010,2

-

9

-

4294,27

-

328,25

-

-

-

4628,5

10

40,8

1098,16

-

-

-

-

40,8

1107,6

11

1500,8

-

-

-

-

-

1500,8

-

12

3193,2

-

176,6

  

-

-

3364,8

-

13

-

4692,83

-

618,6

-

30,34

-

5346,8

14

0,54

1834,86

-

60,27

-

-

0,5

1897, 3

15

345,69

149,34

-

10,31

-

-

341,6

159,65

16

1660,846

0,04876

75,56

0,00022

0,62

-

1732

0,49

        Разом:

24381,6

24377,54


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Розподіл земляних мас по площадці

Розв’язуємо задачу розподілу земляних мас графоаналітичним способом. Тепер, за наростаючими підсумками вертикальних колонок квадратів, зліва на право будуємо графіки зміни об’ємів окремо для насипу та виїмки. Те ж саме виконуємо для вертикальної сторони площадки підсумовуючи об’єми у горизонтальних рядах квадратів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5.

Для визначення середньої  відстані переміщення графоаналітичним способом використовують графіки зміни об’ємів насипу та виїмок, побудовані підсумками вертикальних колонок і горизонтальних рядів квадратів (Рис.5.)

Площі фігур w1 і w2 між ламаними лініями об’ємів насипу та виїмки представляють собою добуток об’ємів ґрунту, який переміщують та відповідної проекції середньої відстані переміщення ґрунту, а тому ми можемо визначити горизонтальну та вертикальну (по відношенню до площі площадки) проекцію відстані переміщення в межах площадки:

  (14,15)


Середню відстань переміщення, знаючи проекції, можна визначити за формулою:  (16)


Отже, маємо:


 

Тоді середня відстань переміщення  буде:                                                     (17)


 

 

    1. Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту для двох варіантів механізації процесу

При відстані переміщення ґрунту 102,96 м можна використати для різання та переміщення ґрунту при плануванні площадки бульдозери або скрепери. Нами прийнято для першого варіанту – бульдозери, а для другого варіанту – скрепери.

Варіант 1.  Розробка ґрунту бульдозерами.

Оскільки у завданні не має директивного терміну виконання  робіт, то приймаємо бульдозер з таблиці застосування бульдозерів та скреперів, Д-384А на базі трактора ДЗТ-250 з розмірами відвала довжина = 4,5 м , ширина = 1,55 м .

Змінна експлуатаційна продуктивність бульдозера, м3 за зміну визначається за формулою:


(18)

де С=8 годин – тривалість зміни;  V - об’єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного відвалом, м3; kз – коефіцієнт збереження ґрунту під час його переміщення;  kух – коефіцієнт впливу ухилу рельєфу де працює бульдозер; kв – коефіцієнт використання бульдозера у часі; tц – тривалість циклу бульдозера, с.

Об’єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного  відвалом, м3:


(19)

де a – довжина відвала, м; Н – його висота, м; - кут природного відкосу ґрунту; Kр – коефіцієнт розпушування ґрунту.

При значеннях а=4,5м; H=1,55 м; Кр = 1,13 ; tg = 0,839099 при =40о маємо :


 

Тривалість циклу, с :


(20)

де  - час відповідно різання, переміщення, зворотного руху та повороту, с.

Величини tр, tп, tзв обчислюють за формулою, с:


(21)

 

де 3,6 – переведення одиниць 1 км/год в м/с; L – довжина шляху відповідно різанню, переміщенню та зворотному шляху, м ; Ка – коефіцієнт, що враховує прискорення, уповільнення, перемикання передач, підйом і спуск відвала; приймаємо  Ка =1,5 ; - швидкість руху, км/год, яка залежить від вимкненої на тракторі передачі (різання і переміщення ведуться на першій передачі, повернення порожняком – на третій та четвертій передачі, або заднім ходом).

Довжина різання при товщині стружки h=0,2 м і клиноподібному способі різання, м :


(22)

Ґрунт розробляють човниковим способом без повороту бульдозера (tпов=0).

 З довідників приймаємо Кух =1,8

Тривалість циклу бульдозера


   

Швидкість переміщення υ=2,6 м/с; υзв= 9,1м/с.

Коефіцієнт збереження ґрунту під час транспортування:


де Ln= 102,96 м – відстань переміщення ґрунту.

Продуктивність бульдозера при Кв=0,75

   



Тривалість роботи бульдозера рівна:

Варіант 2.  Розробка ґрунту скреперами.

Для розробки ґрунту приймаємо причіпний скрепер Д-511 з тягачем ДЗТ-250.

Змінна експлуатаційна продуктивність скрепера в м3 визначається за формулою:


(23)

де q – місткість ковша скрепера, м3; для Д-511 q=15 м3; Кв=0,8 – коефіцієнт використання скрепера у часі;


(24)

де Кн – коефіцієнт наповнення ковша пухким ґрунтом, приймається з довідників, в залежності від виду ґрунту.

Тривалість циклу скрепера, с :


(25)

де  - час, відповідно: завантаження ковша, вантажного та порожнього ходів скрепера, розвантаження скрепера та повороту, с.

Тривалість окремих елементів  циклу, с:


(26)

де L – відстань, яку проходить скрепер при виконанні окремих елементів циклу, м; - швидкість руху взято із довідників, км/год. При цьому вантажний хід виконують по горизонтальній і катаній поверхні на четвертій передачі, по розпушеній поверхні з підйомом – на третій передачі; повернення порожняком – на четвертій передачі.

Тривалість вантажного та порожнього ходів розраховують, маючи на увазі розгін, уповільнення і перемикання передач. Для цього  час окремих елементів вантажного та порожнього ходів множать на коефіцієнт Ку.

Довжина завантаження скрепера для клиновидної стружки, м :


де m=0,32 – коефіцієнт, який враховує втрату зрізаного ґрунту, що не попав у ківш скрепера, а залишився на ґрунті у призмах волочіння; a =2,85м – ширина ножа скрепера; h=0,35 м – найбільша товщина стружки.

Час завантаження


Час вантажного ходу

Тут прийнято довжину вивантаження – Lв=15м; Ку=1,2; υ2=5,34 км/год.


 

Тут Ку=1,4.

Час розвантаження приймаємо tр=20с; час на повороти tпов=45с.

Тоді тривалість циклу 


Зміна продуктивності скрепера рівна:


 

Тривалість роботи скрепера:


 

Щоб штовхач не простоював збільшимо кількість скреперів.

Кількість скреперів, що обслуговуються одним штовхачем визначаємо за формулою:


(27)

де tц,шт. – тривалість циклу штовхача, с:


(28)

t1 – час завантаження скрепера, с; t2 – час повернення у вихідне положення, приймаємо t2 =30с; t3 – час підходу до чергового скрепера, приймаємо t3 =20с; t4 –   тривалість переключення передач, зупинки перед початком поштовху, приймаємо t4 =15с.

Тоді            


Кількість скреперів:


Приймаємо ланку з двох скреперів Д-511 і одного трактора-штовхача        ДЗТ-250.

Тривалість роботи ланки скреперів Т=30,08/2=15,04 змін.

Приймаємо Т0=15 змін.

           За  першим варіантом бульдозер Д-384А на базі трактора ДЗТ-250 виконує роботу за 62 зміни. За другим варіантом два скрепери Д-511 із штовхачем       ДЗТ-250 виконують роботу за 15 змін. Для рівних умов економічного порівняння вирахуємо кількість бульдозерів Д-384А на базі трактора ДЗТ-250, які виконують роботу також за 15 змін. Тоді необхідна кількість бульдозерів рівна:


 

Остаточно приймаємо чотири бульдозера Д-384А на базі трактора ДЗТ-250.

                   

                              

    1. Визначення техніко-економічних показників варіантів.

Оскільки при бульдозерному і скреперному варіантах попереднє розпушування, розрівнювання ґрунту на відвалі, ущільнення і остаточне планування у обох варіантах може бути виконано одними і тими ж машинами і може мати однакові техніко-економічні показники, то для вибору остаточного рішення нами вирахувано для порівняння техніко-економічні показники тільки для ведучих(основних) машин комплектів.

Основними техніко-економічними показниками прийнято вважати:

    1. Собівартість робіт
    2. Трудомісткість робіт
    3. Тривалість виконання робіт

Визначення ТЕП для  варіанта – І. Розробка ґрунту бульдозерами.


  1. Собівартість розробки 1м3 ґрунту:

Собівартість 1 маш.-год. бульдозера Д-384А:

Собівартість виконання земляних робіт


 

Зведені питомі витрати на 1м3


 

 

  1. Трудомісткість розробки 1м3 ґрунту:

 

де 4 – машиніст VI-го розряду; 15 – тривалість роботи (зміни); 4 -  склад ланки бульдозерів.

  1. Тривалість роботи  Т=15 змін (визначено раніше).

Визначення ТЕП для варіанта – ІІ.  Розробка ґрунту скреперами.

  1. Собівартість розробки 1м3 ґрунту:

 

Собівартість 1 маш.-год. скрепера Д-511:


 

Собівартість 1 маш.-год. трактора штовхача:


 

Собівартість виконання  земляних робіт


  1. Трудомісткість розробки 1м3 ґрунту:


 

  1. Тривалість роботи  Т=15 змін (визначено раніше).

 

 

 

 

 

 

Розрахунки зводимо в таблицю 4.

Таблиця 4.

Техніко-економічні показники  варіантів розробки грунту

       

№п./п.

Найменування показників

Значення показників для:

варіанту І

варіанту ІІ

1

Собівартість розробки 1м3 ґрунту, грн.

0,22

0,19

2

Трудомісткість розробки 1м3 ґрунту, люд.-год.

0,078

0,014

3

Тривалість роботи основних машин, зміни

15

15

Производство земляных работ. 6