Строительство участка газопровода

 

 

 

 

Оглавление

 

 

1 Введение

Целью выполнения данной курсовой работы является овладение основами проектирования и строительства газопровода, закрепление теоретических знаний, полученных при изучении лекционного курса.

В этой курсовой работе последовательно решаются следующие задачи:

    • выбор способов разработки, перемещения и уплотнения грунта;
    • выбор основных монтажных приспособлений и грузозахватных устройств;
    • выбор комплекта машин;
    • выбор технологических схем разработки, перемещения и укладки грунта, монтажа труб;
    • выбор транспортных средств для вывоза лишнего грунта;
    • выбор монтажных кранов (трубоукладчиков);
    • расчет нормативных затрат времени работы машин, трудозатрат рабочих и их стоимость;
    • составление календарного графика работ на строительной площадке.

2 Исходные  данные

Район строительства – г. Барнаул.

Рельеф местности – спокойный.

Грунтовые воды на глубине 7 м, не вскрыты.

Нормативная глубина промерзания – 2 м.

Грунт по заданию – супесь.

Коррозионная агрессивность грунтов высокая.

Диаметр трубопровода – 280 мм.

Протяжённость трубопровода – 4200 м.

Время строительства – лето.

Условия – полевые.

Материал трубопровода – полиэтилен: ПЭ 80, SDR 11 S 5, 20,3 кг/м.

Трубопровод пересекает реку судоходную.

В качестве основного вида топлива для потребителей предусмотрен природный газ Уренгойского месторождения по ГОСТ 5542-87, транспортируемый по магистральному трубопроводу Уренгой – Тобольск – Новосибирск – Барнаул.

Таблица 1 – Состав природного газа по ГОСТ 5542-87

Название

Количество в % к объему

Метан       СН4

97,66

Этан         С2 Н6

1,14

Пропан    С3 Н8

0,32

Бутан       С4 Н10

0,02

Изобутан С4 Н10

0,04

Азот          N2

0,81

Углекислый газ СО2

0,01

Плотность газа при 0 0С ρ=0,684кг/м3

Давление газа после ГРП Р=0,005 МПа

Теплотворная способность газа 33,687 МДж/м3


 

 

3 Физико-механические свойства грунта

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры.

Супесь – грунт, содержащий от 3 до 10 % глинистых частиц. Песчаных частиц в супеси больше, чем пылеватых: среди них преобладают зерна диаметром от 0,25 до 2 мм.

Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Для выбора наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов; плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость и угол естественного откоса.

По ЕНиР 2-1 [2] определяем физико-механические свойства грунта:

  1. Группа грунта в зависимости от трудности его разработки:
      • бульдозером – ΙI;
      • экскаватором:
        • одноковшовым – Ι;
        • многоковшовым – ΙΙ;
        • траншейным – II;
      • скрепером – II;
      • вручную – Ι;
  1. Плотность грунта при естественном залегании: r=1,65, т/м3, (таблица 2);
  2. Крутизна временного откоса: 1:m (табл. 2);
  3. Коэффициент первоначального разрыхления: Кпр =12 (таблица 2);
  4. Коэффициент остаточного разрыхления: Кор = 3 (таблица 2);
  5. Грунт естественной влажности.

 

Таблица 2 – Физико-механические свойства грунтов

Вид грунта

r, т/м3

1: m, м/м

Кпр, %

Кор, %

глубина траншеи, м

до 1,5

до 3,0

до 5,0

Супесь

1,65

1:0,25

1:0,67

1:0,85

12

3


 

4 Подготовительные работы

До начала основных строительно-монтажных работ по возведению объектов должна быть обеспечена подготовка строительного производства, включающая организационные подготовительные мероприятия, а также внеплощадочные и внутриплощадочные подготовительные работы.

К внеплощадочным подготовительным работам относят: строительство внешних подъездных автомобильных дорог, линий связи, линий электропередач с трансформаторными подстанциями, водопроводных сетей.

Внутриплощадочные подготовительные работы, которые включают:

    • - расчистку строительной полосы от леса и кустарника, корчевку пней; снятие и складирование в специально отведенных местах плодородного слоя земли;
    • - планировку строительной полосы, уборку валунов, устройство полок на косогорах;
    • - осушение строительной полосы, промораживание или защиту от промерзания (в зависимости от периода года), подготовку технологических проездов;
    • - устройство защитных ограждений, обеспечивающих безопасность производства работ, монтаж средств наружного освещения;
    • - проведение противоэрозионных мероприятий.

Также состав и объем подготовительных работ обязательно должен включать решение социологических вопросов в организации труда и быта работающих, в том числе расселения рабочих и доставки их к месту работы, организации общественного питания, культурно-бытового и медицинского обслуживания, обеспечения санитарно-технических условий на строительной площадке.

Подготовительные работы следует увязать с общим потоком основных строительно-монтажных работ, и они должны обеспечивать необходимый фронт работ строительным подразделениям. Завершение подготовительных работ необходимо отмечать в общем журнале работ.

Работы подготовительного периода выполняют в соответствии с ППР и при наличии актов на отвод участка, на геодезическую разбивку, данных о сносе строений, о существующих подземных коммуникациях и при обязательном разрешении контролирующей организации на начало работ.

Строительная организация обязана получить письменное разрешение (ордер) на право производства работы в городе от горисполкома или его отдела, ведающего внешним благоустройством города (административная инспекция). Разрешение на разрытие ордер выдается на имя организации, с указанием в ордере фамилии имени и отчества ответственного за производство работ, его должности. Ответственный за производство работ должен иметь соответствующую подготовку, опыт работы и допуск Госгортехнадзора РФ к осуществлению строительства газопроводов.

Основные строительно-монтажные работы разрешается начинать после завершения в необходимом объеме организационных подготовительных мероприятий, внеплощадочных и внутриплощадочных подготовительных работ.

5 Земляные работы

К земляным относятся следующие виды работ:

  1. срезка растительного слоя;
  2. предварительная планировка площадки;
  3. разработка грунта в траншее (многоковшовым цепным экскаватором);
  4. разработка грунта под приямки;
  5. подбивка пазух ручными и электроприборами;
  6. обратная засыпка траншеи;
  7. уплотнение грунта;
  8. планировка строительной площадки;
  9. рекультивация земли.

 

5.1 Определение размеров траншеи

При прокладке газопровода из полиэтилена в полевых условиях глубину заложения принимаем равной 1,2 м.

hз = 1,2 м.

Ширина траншеи по низу:

Так как разработку траншеи будем вести многоковшовым экскаватором, то принимаем a=0,5 м.

Глубина траншеи:

h=0,2+0,28+1,2=1,68

Ширина траншеи по верху:

Рисунок 1 – Профиль траншеи

5.2 Срезка растительного слоя

Рисунок 2 – Схема строительной площадки

Площадь среза растительного слоя:

где: L – длина строительной площадки (траншеи), м;

С – Ширина срезаемого слоя, м.

 

5.3 Разработка траншеи

Объем траншеи:

;

5.4 Разработка  грунта под приямки

Vпр=(2-15%)*Vтр, м3 - объем грунта выработанное под приямки,

где 2-15% – процент грунта под приямки, для полевых условий примем 2%.

Vтр – объем разработанной траншеи.

Vпр=0,02*11466=229,32 м3.

5.5 Ручная доработка  дна траншеи

Так как разработка траншеи ведётся многоковшовым экскаватором, то ручная доработка дна траншеи не требуется.

5.6 Устройство  песчаной подушки

Перед укладкой трубопровода в траншею на дно траншеи укладывается песчаная подушка.

,

где a - ширина траншеи по низу, м;

L – длина траншеи, м;

hп.п. =0,2 м - глубина высота песчаной подушки.

.

5.7 Объем грунта, подлежащий вывозке

В полевых условиях разрешается складирование всего изъятого грунта на бровке траншеи и последующее использование его для обратной засыпки.

5.8 Подбивка пазух  пневмотрамбовками

Ширина подбивки пазух поверху,

Объем подбивки траншеи,

Объем земли вытесненный трубопроводом,

,

 

Объем подбивки пазух,

.

Рисунок 3 – Схема подбивки пазух

5.9 Обратная засыпка  траншеи

Суммарный объем траншеи:

Объем обратной засыпки:

Площадь сечения кавальера:

 

где Vкав - объем грунта в кавальере, м3, с учетом коэффициента первоначального разрыхления грунта;

L  - длина кавальера, м.

Согласно СП 42-101-2003: плодородный слой почвы должен быть, как правило, снят и перемещен в отвал хранения на одну или обе стороны от оси газопровода на расстояние, обеспечивающее раздельное размещение отвала минерального грунта, не допуская перемешивания его с плодородным слоем почвы.

Так как производится срезка плодородного слоя земли, то необходимо устраивать 2 кавальера: для основного грунта и для грунта растительного слоя.

 

Расчёт кавальера для основного грунта:

,

где Kпр - коэффициент первоначального разрыхления;

Если сечение кавальера будет в виде равнобедренного треугольника с крутизной откосов 1: 1,0, что соответствует крутизне откосов насыпного грунта, то высота Н и основание b в м такого кавальера выражаются формулами:

.

Расчёт кавальера для грунта растительного слоя: м3

Объем грунта растительного слоя равен объему рекультивации земли с учетом коэффициента первоначального разрыхления грунта:

Рисунок 4 – Схема устройства кавальера

5.10 Рекультивация  земли

Объем рекультивации земли определяется по формуле:

,

где площадь срезанного растительного слоя, м2;

глубина срезки растительного слоя, 0,15м.

.

Таблица 3 – Объёмы земляных работ

Виды земляных работ

Единица измерения

Количество

Примечание

(формула расчета и др)

Планировка строительной площадки

м2

98070

Срезка растительного слоя

м2

11550

Разработка траншеи

м3

11466

Разработка грунта под приямки

м3

229,32

Устройство песчаного основания дна траншеи

м3

420

Объём подбивки пазух

м3

1666,79

Обратная засыпка траншеи

м3

11840,04

Рекультивация земли

м3

1732,5

Окончательная планировка строительной площадки

м2

98070


 

6 Подбор оптимального комплекта  землеройно-транспортных машин

Одноковшовый экскаватор необходим для погрузки песка, срезки растительного слоя, а также для разработки приямков. При погрузке песка в транспортное средства будет использоваться ковш емкостью – 0,65 м3, а для срезки растительного слоя ковш емкостью – 1 м3.

Объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора определяется по формуле, :

где Vков - принятый объем ковша экскаватора, м3;

Кнап - коэффициент наполнения ковша, принимаемый: для обратной лопаты 0,9;

Кпр - коэффициент первоначального разрыхления грунта.

Масса грунта в ковше экскаватора, :

где - плотность грунта при естественном залегании, .

Количество ковшей грунта, загружаемых в кузов автосамосвала, :

где П - грузоподъёмность.

Объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов автосамосвала:

Продолжительность одного цикла работы автосамосвала, :

где - время погрузки грунта, мин;

Нвр- норма машинного времени, учитывающая разработку экскаватором 100 м3 грунта и погрузку в транспортные средства, 2,6 маш.ч;

L - расстояние транспортировки грунта, км;

vг - средняя скорость автосамосвала, км/ч, в загруженном состоянии, определяемая по табл. 13;

vп = 25...30 км/ч - средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии;

tр = 1...2 мин - время разгрузки;

tм = 2...3 мин - время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой.

Требуемое количество автосамосвалов:

Число N округляют до ближайшего меньшего целого числа, учитывая перевыполнение сменного задания при работе экскаватора.

Таблица 4 – Выбор комплекта механизации

Вид выполняемых работ

Марка машины

Срезка растительного слоя

ЕТ 14-30

Разработка траншеи

Tesmec TRS 950 SLO

Разработка приямков, погрузочно-разгрузочные работы

ЕТ 14-30

Подбивка пазуха

WACKER NEUSON BS 30-2

Обратная засыпка

HBXG (SHEHWA) TY165-2

Рекультивация

HBXG (SHEHWA) TY165-2

Транспортные работы

КамАЗ-45141


 

Таблица 5 – Технические характеристики автосамосвала

Модель

Грузоподъемность, т

Емкость кузова, м3

Габариты, мм

КамАЗ-45141

9,6

6,6

7855х2500х3080


Таблица 6 - Технические характеристики одноковшового экскаватора

Модель

Емкость ковша, м3

Описание

ЕТ 14-30

0,65; 1

Гусеничный одноковшовый экскаватор ЕТ-14 – 30 многоцелевая землеройная машина, предназначен для разработки котлованов, траншей, карьеров в грунтах I-IV категории, погрузки и разгрузки сыпучих материалов.


Таблица 7 - Параметры копания экскаватора ЕТ 14-30

Рукоять, мм

3400

Радиус копания, мм

9600

Глубина копания, мм

6700

Высота выгрузки, мм

6180

Угол поворота ковша, град

173

Габариты

8,2х2,75х2,99


Таблица 8 - Технические характеристики бульдозера HBXG (SHEHWA) TY165-2.

Модель

Мощность, л.с.

Тип отвала

Размеры отвала, мм, ШхВ

Габариты, мм

HBXG (SHEHWA) TY165-2

165

поворотный

3297х1280

5416х3297х3160


Таблица 9 - Технические характеристики траншеекопателя Tesmec TRS 950 SLO

Модель

Глубина копания, мм

Ширина копания, мм

Tesmec TRS 950 SLO

1220-1830

500


Таблица 10 - Технические характеристики вибротрамбовки WACKER NEUSON BS 30-2

Модель

Рабочий вес, кг

Глубина уплотнения, мм

Размеры башмака, ДхШ

BS 30-2

32

420

150х280


 

 

7 Организация и технология производства  земляных работ

7.1 Предварительна  планировка строительной площадки

При предварительной планировке площадки производится выравнивание строительной площадки, снятие бугров и засыпка неровностей. Планировка производится бульдозером HBXG (SHEHWA) TY165-2. Схема движения бульдозера - полоса рядом с полосой

 

7.1. Срезка растительного слоя

Срезка растительного слоя будет осуществляться экскаватором ЕТ 14-30 с ковшом емкостью – 1 м3 и шириной ковша 1,5 м.

Экскаватор работает по бестранспортной простой схеме, по которой разработанный грунт укладывается в кавальер без последующей переэкскавации. Срезка производится по лобовой проходке экскаватора, при которой ось движения экскаватора совпадает с осью траншеи. В рабочем процессе экскаватор срезает плодородный слой до наполнения ковша, затем выгружает грунт в кавальер для растительного слоя. Для срезки грунта по всей ширине траншеи, экскаватору необходимо выполнить вышеизложенный цикл дважды. Разработка ведётся без перемещения экскаватора, до того времени пока хватает радиуса копания. Для наполнения ковша экскаватору необходимо срезать около 2,5 метров грунта, значит смену позиции экскаватор будет совершать каждые шесть циклов.

 

Рисунок 5 – Схема срезки растительного слоя

7.2. Разработка траншеи

Разработка траншеи производится цепным экскаватором марки Tesmec TRS 950 SLO с выгрузкой грунта непосредственно в кавальер. Разработка ведется по лобовой (продольное черпание) схеме (рисунок 8). В рабочем процессе исполнительный орган цепного экскаватора перемещается в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Основным рабочим движением является движение цепи по направляющим рамы в вертикальной плоскости и поступательное в горизонтальной плоскости. Грунт из ковшей, огибающих ведущие звёздочки, высыпается на перегрузочный конвейер, который передаёт на отвальный конвейер.

Для создания устойчивых стенок траншеи на экскаваторе дополнительно устанавливаются легкосъёмные откосообразователи придающие траншеи трапециевидный профиль.

Рисунок 6 –Схема разработки траншеи

7.4. Ручная доработка и устройство основания траншеи

Ручная доработка с целью удаления лишнего грунта, не убранного экскаватором, из траншеи и выравнивания основания не производится, так как для разработки траншеи применяется цепной экскаватор марки Tesmec TRS 950 SLO, после которого доработка не требуется.

 

7.5. Устройство основания траншеи

Искусственное основание траншеи (постели) устраивается из песка. Толщина слоя песка – 200 мм. Песок подвозится автосамосвалами марки КамАЗ-45141 и производиться разгрузка в траншею с помощью лотка.

Устройство производится бригадой землекопов. Двое рабочих направляю песок из кузова машины в лоток, а двое других разравнивают песок по дну траншеи до проектной высоты.

 Грузоподъемность автомобиля – 9600 кг, объем самосвальной платформы, 6,6 куб.м.

Необходимый объем песка :

Насыпная плотность песка при влажности 10% составляет 1,4 т/м3, следовательно, необходимо подвести песок массой:

m =420*1,4=588т

Один автосамосвал может подвести песка:

m=6,6*1,4=9,24 т

Следовательно, нам потребуется подвести588/9,24=64 автосамосвалов с песком.

Рисунок 7 -Схема устройства основания траншеи

7.6 Подбивка пазух

Подбивка пазух производится с целью закрепления газопровода в траншее от сдвигов и перемещений. Грунт берется из кавальера. Уплотнение грунта производится в две проходки (послойно) на высоту 28см и 20 см при помощи вибротрамбовки BS 30-2 вручную. Грунтом засыпают газопровод и подбивают пазухи, а затем траншею засыпают на 0,2 м выше верха трубы с разравниванием грунта слоями и уплотнением ручными трамбовками.

 

Рисунок 8 - Схема подбивки пазух

7.7 Обратная засыпка

Обратная засыпка осуществляется бульдозером марки TY165-2, с поворотным отвалом. Грунт для обратной засыпки берут из кавальера. Засыпку газопровода бульдозерами выполняют косопоперечными проходами с наращиванием отвала в траншее.

Рисунок 9 - Схема обратной засыпки траншеи.

7.8 Уплотнение грунта

Так как прокладка газопровода ведется в полевых условиях, то уплотнение грунта не делается. Траншея засыпается сверху слоем грунта толщиной 0,2м (для компенсации дальнейшей усадки).

 

Рисунок 10 – Профиль траншеи после обратной засыпки

7.9 Окончательная планировка площадки и рекультивация земли

При окончательной планировке площадки излишки грунта разравниваются по всей строительной площадке бульдозером (при планировке строительной площадки). Планировка и рекультивация производится бульдозером HBXG (SHEHWA) TY165-2. Схема движения бульдозера - полоса рядом с полосой. По завершению рекультивации производится окончательная планировка.

Рисунок 11 - Схема планировки площадки бульдозером

 

Рисунок 12 – Схема рекультивации плодородного слоя

8 Безопасность труда при производстве земляных работ

8.1 Общие положения

Согласно СНиП 12-03-2001 п.6.

Производственные территории (площадки строительных и промышленных предприятий с находящимися на них объектами строительства, производственными и санитарно-бытовыми зданиями и сооружениями), участки работ и рабочие места должны быть подготовлены для обеспечения безопасного производства работ.

Подготовительные мероприятия должны быть закончены до начала производства работ. Соответствие требованиям охраны и безопасности труда производственных территорий, зданий и сооружений, участков работ и рабочих мест вновь построенных или реконструируемых промышленных объектов определяется при приемке их в эксплуатацию.

Окончание подготовительных работ на строительной площадке должно быть принято по акту о выполнении мероприятий по безопасности труда.

Согласно СНиП 12-04-2002.

При выполнении земляных и других работ, связанных с размещением рабочих мест в выемках и траншеях, необходимо предусматривать мероприятия по предупреждению воздействия на работников следующих опасных и вредных производственных факторов, связанных с характером работы:

  • обрушающиеся грунты;
  • падающие предметы (куски породы);
  • расположение рабочего места вблизи перепада по высоте 1,3 м и более;

При наличии опасных и вредных производственных факторов, указанных в 5.1.1, безопасность земляных работ должна быть обеспечена на основе выполнения содержащихся в организационно-технологической документации (ПОС, ППР и др.) следующих решений по охране труда:

  • определение безопасной крутизны незакрепленных откосов котлованов, траншей (далее - выемки) с учетом нагрузки от машин и грунта; 
    определение конструкции крепления стенок котлованов и траншей;
  • выбор типов машин, применяемых для разработки грунта и мест их установки;
  • определение мест установки и типов ограждений котлованов и траншей, а также лестниц

При размещении рабочих мест в выемках их размеры, принимаемые в проекте, должны обеспечивать размещение конструкций, оборудования, оснастки, а также проходы на рабочих местах и к рабочим местам шириной в свету не менее 0,6 м, а на рабочих местах - также необходимое пространство в зоне работ.

Для прохода людей через выемки должны быть устроены переходные мостики в соответствии с требованиями СНиП 12-03.

Для прохода на рабочие места в выемки следует устанавливать трапы или маршевые лестницы шириной не менее 0,6 м с ограждениями или приставные лестницы (деревянные - длиной не более 5 м).

Разрабатывать грунт в выемках "подкопом" не допускается. Извлеченный из выемки грунт необходимо размещать на расстоянии не менее 0,5 м от бровки этой выемки.

При работе экскаватора не разрешается производить другие работы со стороны забоя

При разработке, транспортировании, разгрузке, планировке и уплотнении грунта двумя или более самоходными или прицепными машинами (скреперами, грейдерами, катками, бульдозерами), идущими одна за другой, расстояние между ними должно быть не менее 10 м.

Автомобили-самосвалы при разгрузке на насыпях, а также при засыпке выемок следует устанавливать не ближе 1 м от бровки естественного откоса. Места разгрузки автотранспорта должны определяться регулировщиком.

Запрещается разработка грунта бульдозерами и скреперами при движении на подъем или под уклон, с углом наклона более, указанного в паспорте машины.

8.2 Безопасность труда при работе на экскаваторе