Производство земляных работ. 3

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине:

«Технология строительных процессов»

на тему:

«Производство земляных работ»

Оглавление

1. Введение - исходные данные 3

2.  Определение объёмов работ по планировке площадки 3

2.1.  Определение натурных (черных), проектных (красных) и рабочих отметок 3

2.2.  Подсчет объемов земляных работ по способу треугольных призм 5

3.  Определение объёмов земляных сооружений 9

3.1.  Подсчёт объёма котлована и въездной траншеи 9

3.2.  Подсчет объема траншеи 10

        3.3 Подсчет объемов недобора грунта котлованов и траншеи………….11

4.  Выбор способов производства работ и комплектов машин для планировки площадки 11

4.1.  Определение средней дальности перемещения грунта 11

4.2.  Предварительный выбор варианта ведущей машины пo техническим параметрам 13

5.  Выбор методов производства работ и вариантов комплектов машин дая разработки котлованов и траншей 14

5.1.  Предварительный выбор ведущей машины по техническим параметрам для разработки котлована 14

5.2.  Забой для экскаваторов с прямой лопатой для разработки котлована 16

5.3.  Предварительный выбор ведущей машины по техническим параметрам для разработки траншеи 17

5.4.  Забой для экскаватора с обратной лопатой для разработки траншеи ...18

5.5.  Транспортирование грунта 18

6.  Расчет производительности основных и комплектующих машин 20

7.  Калькуляция трудовых затрат 23

8.  Техника безопасности работ 23

Список использованной литературы...................................................................27

• ВВЕДЕНИЕ - ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• 1. Размеры площадки   700×500 м;
• 2. Уклон площадки i = 0,0014;
• 3. Состав грунта:   Супесь – 5,0 м
• 4. Расстояние до отвала  - 3,5 км
• 5. Скорость транспортировки  - 60 км/час
• 6. Район проектирования - Ижевск
• Номер котлована - 3
• 2.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМОВ РАБОТ ПО ПЛАНИРОВКЕ ПЛОЩАДКИ
• 2.1.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАТУРНЫХ (ЧЕРНЫХ), ПРОЕКТНЫХ (КРАСНЫХ) И РАБОЧИХ ОТМЕТОК
• Объем земляных работ при планировке площадки можно подсчитать методом треугольных призм, он является наиболее точным.  При этом сетка квадратов разбивается диагоналями,  идущими в направлении горизонталей на ряд треугольников. Каждому из них присваивается порядковый номер.
• В вершинах треугольников определяются черные отметки методом линейной интерполяции между двумя смежными горизонталями. Средняя отметка планировки площадки (при соблюдении нулевого баланса земляных масс) по методу треугольных призм определяется по формуле:
• Нср=(378,73+2*379,18+3*3790,6+6*4546,72)/6*35=189,47 (м);
• где  n – число квадратов,
•        ∑Н_{1, ∑Н2, ∑Н3, ∑Н6 – сумма черных отметок таких углов планировочной сетки,}
•        где соответственно сходятся один, два, три, шесть углов треугольника, м.
• Далее определяются проектные (красные) отметки в вершинах квадратов согласно заданному уклону поверхности площадки, выраженному через тангенс угла наклона. Это выполняется способом поворота горизонтальной поверхности площадки вокруг оси с отметкой. Но так, чтобы площадка приняла заданный уклон. Проектируемый уклон совпадает с естественным понижением рельефа.
• Проектные (красные) отметки определяются по формуле с учетом заданного уклона:
• Нкр = Нср ± i×l
• где i – заданный уклон площадки после планировки
•       l – расстояние от вершины квадратов до оси поворота с отметкой Н_{0, перпендикулярной направлению уклона, м.}
• Н_{КР=189,47 ± l×0,0010 (м)} 
• Н_{КР=189,47- 50×0,0014=189,4 (м)}             
• Н_{КР= 189,47- 150×0,0014= 189,26(м)}             
• Н_{КР=189,47- 250×0,0014=189,12 (м)}
• Н_{КР=189,95- 350×0,0014=188,98 (м)}
• Н_{КР=1897,47+ 50×0,0014=189,54 (м)}
• Н_{КР=189,47+ 150×0,0014=189,68 (м)}
• Н_{КР=189,47+ 250×0,0014=189,82 (м)}
• Н_{КР=189,47+ 350×0,0014=189,96 (м)}
• Рабочие отметки определяются как разность черных  и красных отметок по формуле:
• Н=Н_{Ч - НКР}
• Знак «-» соответствует насыпи, знак «+» - выемке.
• Если вершины одного и того же квадрата имеют рабочие отметки разных знаков, квадрат называют переходным, т.е. имеющим и насыпь, и выемку. Насыпь и выемка отделяются друг от друга так называемой нулевой линией, для всех точек которой рабочие отметки нулевые. Точки пересечения нулевой линии со сторонами квадратов находят по интерполяции. Нулевая линия наносится на план площадки. По вычисленным рабочим отметкам на плане земляных масс по периметру площадки наносятся контуры откосов.
• Заложение откосов равно a = m×h₁
• где m – показатель угла естественного откоса грунта;
•        h_{1 – рабочие отметки по контуру площадки.}
• 2.2.  ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПО СПОСОБУ ТРЕУГОЛЬНЫХ ПРИЗМ
• В том случае, когда отметки вершин треугольника однозначны, объем призмы определяется по формуле:
• Рис.1 Треугольная призма, пересеченная линией нулевых работ ОО₁
• _{Подсчет объемов смешанных призм по данной формуле даст лишь суммарный объем, т.е. покажет разницу между объемами пирамиды и клина. Подсчет объемов таких призм производится в три этапа.}
• На первом этапе подсчитывают суммарный объем, при этом отметки h_{1, h2, h3 принимаются в формуле с соответствующими знаками.}
• На втором этапе определяют объем пирамиды АДОО_{1 по формуле}
• На третьем этапе определяется разность объемов призмы и пирамиды АДОО_1:
• Vкл=Vпризмы-Vпир
• и это является балансом грунта треугольной призмы. Для удобства подсчетов объемов в рядовых и переходных призмах составляют ведомость.
• Определение объема земляных работ методом треугольников
• Сторона квадрата а = 100 м, а^{2/6 = 1666,67}
• Объем выемки: 35759,61 м³
• Объем насыпи: -35978,41 м³
• Разница объемов = 0,6%
• Таблица 1
• «Ведомость подсчета объема земляных работ методом треугольников»

• Кроме того, подсчитывается дополнительный объем земляных работ в откосах по контуру площадки по формуле:
• где Ln – длина по периметру насыпи (выемки), м;
• m – коэффициент откоса;
• h_{cр – средняя рабочая отметка по периметру насыпи (выемки), м.}
• h_{CP B =1,7 м;      hCP H=1,08 м;}
• g_{CP B = 1147,5*1,5*0,5*1,7^{2=2487,21 м3;}}
• g_{CP H = 1245*1,5*0,5*1,08^{2=401,86 м3;}}
• Таблица 2
• «Сводная ведомость баланса земляных работ»

• ( 38465,62 -37217,23)/37217,23×100% = 3,35% - нулевой баланс земляных масс соблюдается.
• В результате проведенного расчета получили, что объем выемки грунта составляет37217,23 м^{3. Это необходимо учитывать при выборе вариантов ведущей машины для планировочных работ на данной площадке.}
• З.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМОВ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ
• 3.1.  ПОДСЧЁТ ОБЪЁМА КОТЛОВАНА И ВЪЕЗДНОЙ ТРАНШЕИ
• Объем прямоугольного в плане котлована, расположенного на спланированной площадке с уклоном до 10%, можно определить по формуле:
• где Нк – средняя глубина котлована, равная разности между планировочной отметкой в зоне котлована и отметкой дна котлована (с учетом подбора), м;
• - размеры котлована по дну, м;
• - размеры котлована по верху с учетом принятых откосов, м.
• m – показатель естественного откоса котлована; m=0,67 м.
• При сложной конфигурации в плане котлованов их следует разбить на отдельные простые геометрические тела, объемы которых подсчитываются раздельно, используя формулу объемов разных геометрических тел.
• Котлован:
• а_{1= а2=18 ; а3=60 (м);}
• b_{1= b2 =12 м; b3=18 (м);}
• Н_{К = 3- 0,10 = 2,90 (м)   - с учетом недобора 0, 10 (м);}
• с_{1= с2 =18+2*0,67*2,90=21,89 (м); с3 =60+2*0,67*2,90=63,89 (м);}
• d_{1= d2 =12+2*0,67*2,90=15,89 (м); d3=18+2*0,67*2,90=21,89 (м);}
• V_{1= V2=810,24 (м^{3); V3=3586,59 (м3);}}
• V=5207,07 (м^{3) - объем котлована с учетом недобора.}
• Рис.2. Размеры котлована, прямоугольного на плане
• Объем въездной траншеи определяется по формуле:
• V=(Н^{2/6)/3в+2mH*( ḿ-m)/ ḿ)*(ḿ-m)=}
• где    H – глубина котлована в месте примыкания траншеи (с учетом подбора),м;
• b –ширина траншеи по дну, м;
• m – показатель откоса котлована;
• ḿ=12
• 3.2.  ПОДСЧЕТ ОБЪЕМА ТРАНШЕИ
• Подсчет объемов траншеи по формуле:
• Vтр=(b+mh)*lh (1,8+0,67×1,9)×700×1,9=4087,1м^{3 ;}
• где       b – ширина траншеи по низу,  b=1,8 м;
• c – ширина траншеи по верху: с=b +2*m*h = 1,8+2×0,67×2=4,48 м;
• l – длина траншеи по верху; 700 м;
• h – глубина траншеи,  1,9 м;
• m – показатель крутизны откоса, 0,67;
• Таблица 3
• «Результаты определения объемов работ»

• 3.3 ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ НЕДОБОРА ГРУНТА КОТЛОВАНОВ И ТРАНШЕИ.
• Объем подчистки дна котлована после отрывки экскаватором:
• V_{ПОДЧ = Fk hн;}
• где     F_{k – площадь дна котлована, Fk = 60*18+2*(18*12)=1512м^2;}
•           h_{н – толщина недобора, hн = 0,10м;}
• V_{ПОДЧ = 1512*0,10=151,2 м^3;}
• Объем подчистки дна траншеи после отрывки экскаватором:
• V_{ПОДЧ = FТР hн;}
• где     F_{ТР – площадь дна траншеи, FТР = 1,8*700=1260м^2;}
•           h_{н – толщина недобора, hн = 0,10м;}
• V_{ПОДЧ = 1260*0,15=126 м^3;}
• 4.  ВЫБОР СПОСОБОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ И КОМПЛЕКТОВ МАШИН ДЛЯ ПЛАНИРОВКИ ПЛОЩАДКИ
• 4.1.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДАЛЬНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУНТА
• Планировка площадки выполняется при комплексной механизации всех процессов с помощью комплектов машин, в каждом из которых одна машина является ведущей (скрепера, бульдозеры и др.), а остальные – вспомогательными (рыхлители, катки и др.).
• На выбор типа земельно-транспортных машин и их мощности оказывают влияние различные факторы: объем работ, вид грунтов, расстояние перемещения земляных масс и др. Средняя дальность перемещения грунта определяется аналитическим методом (определение координат центров тяжести объемов выемки и насыпи). Координаты центров тяжести выемки и насыпи определяются относительно произвольно выбранных осей (Х, У), за которые можно принять стороны площадки планировки.
• Рис. 4. Определение средней дальности перемещения грунта.
• Расстояние между двумя центрами тяжести выемки и насыпи и будет являться средней дальностью перемещения грунта – Z_ср
• Х_{В = ;}
• Y_{В = ;}
• Х_{H = ;}
• Y_{H = ;}
• где  V_{B1, VB2, … VBn – объем грунта отдельных квадратов выемки,}
• V_{Н1, VН2, … VНn – объем грунта отдельных квадратов насыпи,}
• х_{B1, хB2, … хBn и уB1, уB2, … уBn – координаты центров тяжести отдельных квадратов выемки,}
• х_{Н1, хН2, … хНn и уН1, уН2, … уНn – координаты центров тяжести отдельных квадратов насыпи, центры тяжести квадратов находим на пересечении диагоналей.}
• Средняя дальность перемещения грунта – Z_{ср определяется по формуле:}
• Z_{ср^{2= (Хв-Хн)2+(Ув-Ун)2;}}
• Х_{В=(18308,33*50+11895,83*150+5197,21*250+277,92*350)/35679,79=}
• =114,81 м;
• Y_{В=6431,4*50+6737,13*150+7166,67*250+7619,15*350+7725,44*450)}
• /35679,79=259,7 м;
• Х_{H=(1241*350+450*6241,65+11483,33*550+16916,68*650)/35882,66=}
• =502,4 м;
• Y_{H=(9233,33*50+8770,32*150+7045,41*250+5654,17*350+5179,16*450)//35882,66=218,7 м;}
• Средняя дальность перемещения грунта :
• Z_{ср^{2=(114,81-502,4)2+(259,7-218,7)2;}}
• _{Zср=389,75 м;}
• 4.2.  ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ВАРИАНТА ВЕДУЩЕЙ МАШИНЫ ПO ТЕХНИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ
• Выбор ведущей машины зависит от условий производства работ: дальность перемещения, объема работ, группы грунта и т.д. При выборе машин следует учесть также объем работ, группу грунтов по трудности разработки и технические характеристики машин.
• По средней дальности перемещения грунта подбираем тип ведущей машины – прицепной скрепер. По объему выемки определяем объем ковша -  9-18м^{3. Объединяя выбранные параметры, выбираем предварительный вариант комплекта машин:}
• - прицепной скрепер Д – 213А:
• Таблица 4
• «Техническая характеристика прицепных скреперов»

• - каток  кулачковый Д – 220:
• Таблица 5
• «Техническая характеристика кулачковых катков»

• 5.  ВЫБОР МЕТОДОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ И ВАРИАНТОВ КОМПЛЕКТОВ МАШИН ДАЯ РАЗРАБОТКИ КОТЛОВАНОВ И ТРАНШЕЙ
• 5.1.  ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ВЕДУЩЕЙ МАШИНЫ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОТЛОВАНА
• Учитывая следующие факторы: месячный объем работ при разработке котлована – 5207м^{3, глубина котлована – 3 м, грунт в подошве котлована сухой, есть возможность устройства въездной траншеи и необходимой величины уклона, - подобрали тип ведущей машины – экскаватор с прямой лопатой ЭО – 6112Б (гусеничный):}
• Таблица 6
• «Техническая характеристика экскаваторов, оборудованных прямой лопатой»

• 5.2  ЗАБОЙ ДЛЯ ЭКСКАВАТОРОВ С ПРЯМОЙ ЛОПАТОЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОТЛОВАНА
• Основными видами забоев для прямой лопаты являются: лобовой с односторонней нагрузкой, лобовой с двусторонней нагрузкой, уширенный лобовой (при движении по зигзагу), поперечно-лобовой (при движении поперек забоя), боковой с первой лобовой проходкой.
• При разработке котлована рассматривается поперечно-лобовой забой, так как R_{ОПТ = 0,9× Rр = 0,9×9,9 =8,91м, 2,5RОПТ < В = 22,28 < 21,89.}
• Расстояние между поперечными стоянками 1-2, 2-3 принимается 0,8R_{ОПТ (RОПТ – оптимальный радиус резания), т.е. 7,13 м.}
• В продольном направлении – l_{n ≤ 0,75 Б (Б – длина рукояти, м)}
• l_{n ≤ 0,75×4,9= 3,68 м.}
• Общая ширина забоя при поперечных стоянках, м:
• По верху: В = 2 + (0,3÷ 0,8)R_РЕЗ
• По низу: В = 2 + (0,3÷ 0,8)R_РЕЗ
• где    R_{РЕЗ – максимальный радиус резания – 8,91 м;}
• R_{СТ - радиус резания на уровне стоянки – 3,6 м;} 
• Эти параметры подобраны для данного котлована, чтобы обеспечить его разработку в необходимых размерах. Они не выходят за пределы технических возможностей принятого экскаватора.
• По верху: В = 2*(8,91^{2-3,682)1/2+0,3*8,91=21,9 м;}
• По низу: В = 2*0,62*(8,91^{2-3,682)1/2/8,91+0,3*8,91=18,1 м;}
• Ширина зигзага :В_{з = (0,3 ÷ 0,8)× RРЕЗ}
• В_{з = 0,3*8,91=2,67 м;}
• Рис. 5. Схема разработки котлована уширенный лобовой (при движении по зигзагу) проходкой.
• 5.3.  ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ВЕДУЩЕЙ МАШИНЫ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНШЕИ
• Для разработки траншеи подобран экскаватор с обратной лопатой   Э-652Б (гусеничный). При выборе было учтено, что месячный объем работ будет составлять 4087,1м^{3, проектная глубина траншеи – 3 м, разгрузка грунта будет производится в отвал.}
• Таблица 7
• «Техническая характеристика экскаваторов, оборудованных обратной лопатой»

• 5.4.  ЗАБОЙ ДЛЯ ЭКСКАВАТОРА С ОБРАТНОЙ ЛОПАТОЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНШЕИ
• Траншея разрабатывается торцевой проходкой с выгрузкой грунта в отвал. При выгрузке грунта на одну ось перемещения экскаватора по забою смещается в сторону отвала.
• Рис. 6. Схема забоя при разработке траншеи обратной лопатой в отвал торцевой  проходкой.
• Ширина проходки по верху равна:
• В_{m = b1 + b2 =  + (RB -  - 1);}
• где     R_{р – наибольший радиус резания на уровне стоянки, Rр = RОПТ = 5 м;}
•            - длина рабочей передвижки;
• B_{отв=4,35 м ;}
•          - ширина отвала, 
•           R_{B – радиус выгрузки в отвал, RB = 4,5 м.}
• Длина рабочей передвижки экскаватора:
• L_{n = RР–RЗ^{min = RР – (Rcmmin + h×ctgφ)}}
• где R_{Р – наибольший радиус резания, 6,1 м (подобран для данной траншеи, не выходит за пределы технической возможности экскаватора);}
• R_{З^{min – наименьший радиус резания на уровне дна забоя, м;}}
• R_{cm^{min – наименьший радиус резания на уровне стоянки экскаватора, для нашего экскаватора с емкостью ковша 0,65 м3 он равен 3,6 м;}}
• h – глубина траншеи, 1,9 м;
• φ – угол торцевого откоса, 45°.
•            L_{n =6,1 – (3,6 + 1,9×1) = 0,35м;}
• b_{1 = (6,1^{2 -0,62)1/2 = 6,13 м;}}
• b_{2 = 4,5-4,35/2-1 = 1,3 м;}
• В_{m = 6,13  + 1,3 = 7,13 м.}
•            Допустимая высота отвала:
• h_{ОТ HВ – 0,25  ;}
• где     H_{В – высота выгрузки грунта, HВ = 3,1 м;}
•             - угол откоса отвала, примерно равный углу естественного откоса;
• h_{ОТ  = 3,1 – 0,25(- 0,17) = 3,14 м.}
• Для разработки траншеи необходимо выкопать: В _{необходимое по низу=1,8 м;}
• В _{необ по верху=4,48}
• 5.5.  ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ГРУНТА
• Для транспортирования грунта, разрабатываемого экскаватором, подобран автосамосвал МАЗ-503 (по рекомендуемой емкости ковша экскаватора).
• Технические параметры автосамосвала: