Сооружение земляного полотна
Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный автомобильно-дорожный
университет
Кафедра строительства и эксплуатации автомобильных дорог
Курсовой проект
по дисциплине: “Технология строительства автомобильных дорог”.
На тему: “Сооружение земляного полотна”.
Выполнил: ст. гр. Д-44 Качан Д.И.
Харьков 2004
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ХАРАКТЕРИСТИКА И
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА
1.2 Промышленность
1.3 Транспорт
1.4 Местные материалы
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОВ ВО ВРЕМЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАНЫХ ПОТОКОВ
3.1 Продолжительность строительства
3.2 Объемы строительных работ
3.3 Сменные темпы и объемы строительства труб , линейных и сосредоточенных земляных работ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В РЕСУРСАХ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ
4.1 Технология работ по строительству железобетонных сборных труб
4.2 Контроль качества работ во время строительства
4.3 Охрана труда и окружающей среды во время строительства труб
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
5.1 Технология работ по строительству земляного полотна
5.2 Контроль качества работ во время строительства
5.3 Охрана труда и окружающей среды во время строительства
6. ЛИНЕЙНЫЙ КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта является углубленное изучение технологии строительства земляного полотна автомобильных дорог и малых искусственных сооружений, подготовка студента к самостоятельному решению инженерных задач с использованием новейших достижений науки и техники.
Задачами курсового проекта являются:
- закрепление и углубление теоретических знаний по специальным и смежным дисциплинам;
- практическое применение знаний общетеоретических дисциплин при решении конкретных задач организации технологического процесса по возведению земляного полотна;
- дальнейшее развитие навыков самостоятельной работы по специальной и справочной литературой;
- приобретение практических навыков технико-экономического обоснования принимаемых решений по организации технологического процесса;
- развитие навыков научно-исследовательской работы и практического применения полученных результатов;
применение электронно-вычислительной техники для решения технических задач.
- ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА.
- Природа.
Тернопольская область
расположена на Западе Украины
в пределах Подольской
- Климат
Климат умеренно континентальный с мягкой зимой и достаточно тёплым летом. Температура января -5, -6, июля - +18, 19. Вегетативный период 207 – 216 дней. Сумма активных температур – 2600 – 2700. За год на территорию оласти выпадает от 576 до 628 мм. осадков, приимущественно в тёплый период, иногда в виде ливней. Бывают ранние осенние и позние весенние заморозки, туманы (чаще всего в ноябре), гололедицы (в декабре – январе).
- Промышленность
Тернопольская область
характеризуется развитой
Пищевая промышленность
представлена сахарными заводами,
молочными комбинатами, мясными
фирмами, овощеконсервными и
Предприятия
Легкая промышленность
представлена швейными
Электроэнергией область
питается в основном от
- Транспорт
Общая протяженность
железных дорог – 575 км. Важнейшие:
Киев-Жмеринка-Тернополь-Львов-
Протяженность автомобильных дорог с твердым покрытием – 4 тыс. км. Автомагистрали – Дубно – Тернополь – Черновцы, Львов – Тернополь – Хмельницкий, Каменец-Подольский – Чертков – Ивано-Франковск.
- Местные материалы.
Промышленность строительных материалов представлена комбинатом строительной индустрии и заводом железобетонных изделий, заводом холодного асфальтобетона, меловым и известняковым заводами, кирпичным заводом.
Количественные характеристики составляющих климатических условий необходимо свести в таблицу 1 и дорожно-климатический график, рис 1.
Таблица 1 - основные климатические характеристики, учитываемые при разработке технологии и организации работ по строительству искусственных сооружений, земляного полотна и дорожных одежд (по областям и дорожно-климатическим зонам).
Месяцы |
Средне месячная т-тура воздуха |
Преобладающее направление ветра |
Скорость ветра среднемесячная, м/с |
Средне месячное к- во осадков, мм |
К- во дней з осадками более 5мм |
Толщина снежного покрова, см. |
К- во дней с грозой |
К- во дней с метелями |
Продолжительность светового дня |
I |
-5,5 |
ЮВ |
3,3 |
29 |
1,6 |
12 |
0 |
2 |
8,34 |
II |
-4,4 |
ЮВ |
3,8 |
24 |
1,5 |
16 |
0 |
1 |
9,01 |
III |
0,3 |
ЮВ |
3,4 |
28 |
1,7 |
7 |
0,1 |
0,2 |
11,50 |
IV |
6,9 |
ЮВ |
3,5 |
48 |
2,8 |
0 |
1 |
0 |
13,46 |
V |
13,7 |
ЮВ |
3,1 |
68 |
4,9 |
0 |
5 |
0 |
16,21 |
VI |
16,6 |
СЗ |
3,3 |
93 |
5,2 |
0 |
7 |
0 |
16,24 |
VII |
18,3 |
СЗ |
2,9 |
89 |
6,0 |
0 |
6 |
0 |
15,51 |
VIII |
17,2 |
СЗ |
2,9 |
72 |
5,0 |
0 |
4 |
0 |
14,29 |
IX |
12,9 |
СЗ |
3,0 |
50 |
3,4 |
0 |
1 |
0 |
12,40 |
X |
7,5 |
ЮВ |
3,0 |
44 |
3,6 |
0 |
0,2 |
0 |
10,49 |
XI |
1,5 |
ЮВ |
3,1 |
38 |
2,7 |
0 |
0,07 |
0,4 |
9,04 |
XII |
-3,0 |
ЮВ |
3,4 |
30 |
2,0 |
4 |
0 |
1 |
8,06 |
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОВ ВО ВРЕМЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Для проектирования технологического процесса возведения земляного полотна необходимо определить и рассчитать параметры грунтов в последовательности, приведенной ниже.
1. Для данного участка грунтового профиля нужно установить группу почвогрунта, его удельную массу (Δ) и границу текучести (Wt), используя классификацию грунтов по ХАДИ (4) и данные таблицы 3.1.1. (ρ = 2,60).
2.
Определить оптимальную
где α – коэффициент пропорциональности, зависящий от группы грунта и его
истинной плотности (α = 0,56).
W0 = 2 + 0,56·36,9 = 22,67%
3. Определить естественную плотность грунта,
где υ - объём защемлённого воздуха в порах грунта при оптимальной его влажности
(в долях единицы): для песчаных грунтов υ =0,05
Wт - граница текучести грунта, %.
4. Определить оптимальную плотность грунта, ρо
где W0 - оптимальная влажность, %.
5. Определить требуемую
где W0 - оптимальная влажность грунта, %;
Tтех - период между процессами увлажнения и уплотнения грунта,
рекомендуется принимать равным 0,5 суток;
а1, а2 - коэффициенты, зависящие, соответственно, от температуры наружного
воздуха и скорости ветра. Принимать по графикам, рис. 3.1.2.
6. Для характерных поперечников
по их высоте выделяют зоны,
возводимые из различных
где ρ - оптимальная плотность, г/см3;
Ky - коэффициент уплотнения, нормируемый СНиП [15], табл. 23., Ky=0,98
Результаты расчетов
Таблица 2. Потребное количество воды для доувлажнения сменного объема грунта
Месяцы |
Среднемесячная температура воздуха, |
Скорость ветра, V м/сек |
Коэффициенты |
Wе, % 100 |
Wтр, % 100 |
Рв, Кг/м3 |
Тпр дней | |
a1 |
a2 | |||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Апрель |
6,9 |
3,5 |
0,015 |
0,042 |
0,332 |
0,227 |
- |
2 |
Май |
13,7 |
3,1 |
0,04 |
0,04 |
0,234 |
0,227 |
- |
0,1 |
Июнь |
16,6 |
3,3 |
0,055 |
0,041 |
0,203 |
0,227 |
30,3 |
- |
Июль |
18,3 |
2,9 |
0,06 |
0,039 |
0,196 |
0,227 |
39,4 |
- |
Август |
17,2 |
2,9 |
0,062 |
0,039 |
0,202 |
0,227 |
31,6 |
- |
Сентябрь |
12,9 |
3,0 |
0,035 |
0,04 |
0,239 |
0,227 |
- |
0,2 |
Октябрь |
7,5 |
3,0 |
0,015 |
0,04 |
0,276 |
0,227 |
- |
1 |
Естественная влажность грунта в резерве Wе сезонно изменяется и может быть отличной от требуемой Wтр по таблице 3.1.3. В летние жаркие месяцы в южных районах страны (южная часть III, IV и V дорожно-климатические зоны) грунт интенсивно просыхает (может быть Wе<Wтр). В этом случае требуется запроектировать дополнительное доувлажнение.
Если Wе<Wтр, что наблюдается в северных районах страны и в весенние и осенние месяцы в южных районах, то для эффективной разработки грунта и его уплотнения необходим некоторый период просыхания Тпр.
Среднее значение естественной относительной влажности грунтов в резерве (Wе/Wтр) следует определять (ориентировочно) по табл. 3.1.4.
Потребное количество воды Рв для доувлажнения объёма грунта, укладываемого в течение смены Vсм нужно рассчитать по формуле:
где Wтр, Wе – соответственно требуемая (табл. 3.1.3.) и естественная (табл. 3.1.4.)
влажности грунта в долях
ρтр – требуемая плотность грунта в зависимости от местоположения слоя по высоте насыпи (табл. 3.1.3.), кг/см3.
Например для июня:
Расчет времени просыхания Тпр (суток) рассчитать по формуле:
где а1 и а2 – коэффициенты, принимаемые по данным таблицы 3, соответственно, графа 4 и 5, или по данным рисунка 3.1.2.
Например для апреля:
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАНЫХ ПОТОКОВ
3.1.Продолжительность
На основе директивных сроков строительства, определенных заданием, и анализа климатических условий следует установить сроки начала и окончания земляных работ, работ по строительству водопропускных тру, продолжительность строительного сезона. Возведение земляного полотна на участках линейных земляных работ целесообразно выполнять в теплый период года, а из привозных грунтов – круглый год. Сосредоточенные работы по строительству водопропускных труб можно вести круглый год.
В дождливые дни весной и осенью, когда сумма осадков за день больше 5 мм, возможны вынужденные простои (весенняя и осенняя распутица), которые необходимо исключать из общей продолжительности строительного сезона.
Для связных грунтов даты начала Zн и конца Zк весенней и осенней распутицы (Zн; Zк) следует вычислять по формулам:
где Т0 - даты перехода температуры воздуха через 0˚C весной и осенью, рис 3.1.1;
α - климатический коэффициент, характеризующий
скорость оттаивания
грунта, см/сутки, приложение 2 [3];
hпр - среднемноголетняя максимальная глубина промерзания, принимаемая по
СН 449-72 [19] или расчетам по формуле V29 [2].
Дата начала осенней распутицы Zн может быть приурочена к среднемесячной температуре воздуха +5ºС, а окончания Zк – к 0ºС в осенний период.
Сроки весенней распутицы:
Для осенней распутицы даты начала и даты конца Zн=3.11 Zк=22.11
Количество рабочих смен в году для линейных работ определяем по формуле:
Тр= (Тк – Тв – Тпр – Торг – Ткл)·Ксм
где Тк - количество календарных смен;
Тв – количество выходных и праздничных дней;
Тпр - количество дней на профилактику и ремонт машин;
Торг – простои по организационным причинам, передислокация с одного места на другое;
Ткл – простои по климатическим и грунтовым условиям (дни с осадками более 5 мм, метели, распутицы);
Ксм - коэффициент сменности зависит от продолжительности светового дня.
Рекомендуется принимать для I, II, III и X, XI, XII – 1, а для IV, V, VI, VII, VIII и X – Ксм = 2.
Тр= (213 – 33 –9 – 9 – 31)·2=262 смены
3.2 Объемы строительных работ
К линейным земляным работам необходимо относить участки трассы, которые характеризуются равномерным распределением объёмов грунта в количестве до 60000 на километр. Внешними признаками таких участков являются рабочие отметки на продольном профиле от 0 до 3,0 м.
К сосредоточенным земляным работам следует относить участки продольного профиля с рабочими отметками свыше 3,0 м (глубокие выемки, высокие насыпи, подходы к мостам и путепроводам, переходы через болота и т. д.), где объёмы земляных работ превышают 60000 м3 на километр.
Всю трассу требуется разбить на участки линейных и сосредоточенных работ и подсчет объёмов земляных работ вести отдельно по этим участкам.
Определение объёмов земляных работ рекомендуется производить по специальным таблицам [11]. По таблицам для данной конструкции земляного полотна (крутизна откосов, форма водоотводных канав и их глубина) по сумме двух рабочих отметок (смежные пикеты, пикет и плюсовая точка, две плюсовые точки) и расстояния между ними следует определять объём насыпи в плотном теле или объём выемки при естественной плотности грунтов.
Таблицы дают возможность определить объёмы земляных работ насыпей и выемок с рабочими отметками до 12,0 м (сумма рабочих отметок 24,0 м) для дорог II-V категорий. В случаях, когда сумма рабочих отметок больше 24,0 м и при сложной конфигурации насыпей или выемок объёмы земляных работ V следует определять индивидуальным расчетом по формуле:
где F1 и F2 - площади поперечного профиля земляного полотна (F1) и конце (F2) участка длиной L м.
Для подсчета объёмов земляных работ для дороги I категории необходимо воспользоваться комбинированным способом: к табличным объёмам земляных работ ввести поправку ΔV на ширину земляного полотна, определяемую по формуле:
где В – ширина земляного полотна поверху для дороги I-й категории, м;
В′ – ширина земляного полотна поверху для дороги II-й категории, м, по которой
определен табличный объём
h1 и h2 – рабочие отметки, по которым определен табличный объём земляных работ.
Профильные объёмы земляных работ на участках насыпей следует умножить на коэффициент относительного уплотнения грунта, К1:
где ρтр, ρе - соответственно требуемая в (теле насыпи) и естественная (в резерве, карьере или выемке) плотность грунта, г/см3 (см. табл. 2.1.3).
Вычисленные объёмы земляных работ сводят в ведомость, таблицу 4.
Таблица 6. Ведомость объемов земляных работ
км |
ПК |
+ |
Рабочие отметки, м |
Расстояние, м |
Профильные объёмы, тыс.м3 |
Объёмы насыпей с К1, тыс.м3 | |||
Насыпь |
Выемка |
Насыпь |
Выемка | ||||||
0-7 |
0 |
00,00 |
1,5 |
- |
7000 |
128,625 |
- |
1,2 |
154,35 |
7-10 |
70 |
00,00 |
- |
2,8 |
3000 |
- |
112,56 |
1,2 |
- |
10-15 |
100 |
00,00 |
1,6 |
- |
5000 |
99,2 |
- |
1,2 |
119,04 |
15-20 |
150 |
00,00 |
- |
1,2 |
5000 |
- |
70,8 |
1,2 |
- |
20-28 |
200 |
00,00 |
1,1 |
- |
8000 |
116,16 |
- |
1,2 |
139,39 |
Σ=343,985 |
Σ=183,36 |
Σ=412,78 | |||||||
Таблица 6.1 Ведомость баланса земляных мас
|
км |
Профельные объемы, тыс.м3 |
Объемы насыпей с К1, тыс. м3 |
Баланс земляных мас,тыс. м3 |
Оплачеваемый обьем земляных работ | ||||
Насип |
Виємка |
Из резерва в насыпь |
Из карьера в насыпь |
Из выемки в насыпь |
Из выемки в отвал | |||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0-7 |
128,625 |
- |
154,35 |
41,79 |
112,56 |
|||
7-10 |
- |
112,56 |
- |
|||||
10-15 |
99,2 |
- |
119,04 |
48,24 |
70,8 |
|||
15-20 |
- |
70,8 |
- |
|||||
20-28 |
116,16 |
- |
139,39 |
139,39 |
||||
Дальность транспортирования
4.підготовчі роботи.
Основною метою робіт по встановленню та закріпленню траси дороги - це перевірка і встановлення на місцевості усіх точок, які визначають положення дороги в плані та профілі. Роботи по встановленню траси виконує проектна організація, яка передає по акту всі точки закріплення до початку будівельних робіт. При встановленні закріплюють на місцевості ось дороги, початкову та кінцеву точки дороги, початкову та кінцеву точку кругових та перехідних кривих, встановлення осі штучних споруд.
Подвійним нівеліруванням перевіряють відмітки існуючих постійних реперів. Розбиття пікетажу, Розбиття кривих у плані та профілі, розбивку штучних споруд виконує будівельна організація безпосередньо перед початком земляних робіт.
Смугу відводу притрасових та позатрасових резервів, постійного і тимчасового відводу для будівництва дороги і споруджень на ній розчищають від лісу, чагарнику та інших предметів, займаються перенесенням надземних та підземних комунікацій, зносять будови, які підпадають у зону проведення робіт.
Після встановлення і закріплення траси, розчищення дорожньої смуги провадять розбиття земляного полотна, позначаючи на місцевості висоту, ширину, підвалину насипу, укіс, положення резервів та водостічної системи. Цю роботу виконують на підставі робочих креслень.
Правильність окреслення земляного полотна у процесі будівництва контролюють геодезичними приладами і інструментами.
Перед початком спорудження земляного полотна з поверхні підвалин насипу, резервів, канав зрізують та переміщують рослинний грунт за межі виконання робіт. Знятий рослинний грунту зі смуги відводу переміщують бульдозером.
Позавершенні земляних робіт для упорядження земляного полотна та виконання укріпних робіт використовують раніше знятий рослинний грунт, який вкладають шаром 10см на укосах, узбіччях, по низу резервів. Лишки рослинного грунту повертають землекористувачам, який розрівнюють бульдозером на прилеглих полях.
5. БУДІВНИЦТВО ВОДОПРОПУСКНИХ ТРУБ
5.1 Визначення обсягів робіт
Спорудження водопропускних труб і малих мостів варто починати після закінчення підготовчих робіт, до початку відсипання земляної полотнини.
Конструкції водопропускних труб варто приймати по типових проектах уніфікованих збірних водопропускних труб [12]. Типове рішення по даній трубі підлягає прив'язці до місцевих умов, установлюється довжина труби з урахуванням ухилу місцевості, визначається глибина закладення фундаменту, тип зміцнення русявів, їхній ухил і т.д.
Довжину труби L без оголовків варто визначати по формулі:
де В – ширина насипу земляної полотнини поверху, м;
m – коефіцієнт закладення укосу;
IT- уклон труби,%;
n=0,35м – товщина стінки оголовка;
кут між вісью дороги і труби;
hH-висота насипу над трубою;
hТ- висота отвору труби.
Загальна довжина труби L визначається за формулою:
де l- довжина труби без оголовків,м;
r- довжина оголовків,м.
5.2 Технологія й організація будівництва водопропускної труби
Технологію виробничого процесу по будівництву водопропускної труби зі збірних залізобетонних елементів варто проектувати, дотримуючи наступної послідовності робіт:
- Підготовка території будівельного майданчика.
- Разбивочные роботи.
- Транспортування, розвантаження і розміщення машин і устаткування.
- Пристрій котлованів під підставою труби.
- Пристрій фундаменту, засипання пазух.
- Транспортування, розвантаження і розкладка блоків оголовків і ланок труби.
- Монтаж блоків і ланок.
- Гідроізоляційні роботи і закладення стиків.
- Засипання труби ґрунтом.
- Зміцнення укосів, лотків у вхідного і вихідного оголовків труби.
- Виробничий контроль якості на всіх етапах.
Вантажопідйомний кран для монтажу і розвантаження збірних елементів труби необхідно підбирати, виходячи з наступних вимог:
- максимальному вильоту стріли при монтажі;
- максимальній масі монтируемого елемента при даному вильоті стріли крана;
- забезпечення відстані між низом подаваного краном у проектне положення елемента і найбільш виступаючими по висоті предметами в монтажній зоні не менш 50 див.
При установці монтажного крана в краю котловану припустима відстань від краю чи гусениці від выносного аутригера до вертикалі підстави укосу виїмки l варто визначати по формулі:
l = 1,2h·n
де h – глибина виїмки, м;
n – коефіцієнт закладення укосу, прийнятий по таблицях кутів природного укосу ґрунту.
Найбільш важкими є:
- портальна стінка
- конічні ланки
Приймаємо автомобільний кран КС–4572 на базі КАМАЗ–53213 вантажопідйомністю 16 – 1 тонн при вильоті стріли 2,4 – 14,5 м.
Для
провадження робіт по
- екскаватор ЭО–1621 зі зворотною лопатою Vк = 0,15м3;
- кран КС–4572 на базі КАМАЗ–53213;
- бульдозер ДЗ–8 на базі трактора Т–100;
- автомобіль КрАЗ–256Б, вантажопідйомністю тонн;
- каток ДУ–29А – самохідний на пневматичних шинах масою m = т, ширина смуги, що ущільнює, м, товщина шару, що ущільнюється, h = 0,30 м;
- бетоносмеситель СБ–59 на базі КрАЗ–256 Vзамеса = 3,2 м3.