Содержание

 

Введение

       При возведении зданий и сооружений выполняется ряд строительных работ, которые подразделяются на отдельные процессы. Выполнение строительных работ осуществляется в определенной технологической последовательности: подготовительные работы; производство работ подземной части, или так называемой «нулевой цикл»; возведение надземной части; отделочные работы; благоустройство территории.

       Земляные  работы и возведение монолитных фундаментов  относятся к работам по возведению подземной части здания.

       Земляные  работы выполняются при постройке любого здания или сооружения и составляют значительную часть их стоимости и особенно трудоемкости. Несмотря на то, что уровень механизации земляных работ достаточно высок, многие работы выполняются вручную, что приводит к увеличению трудоемкости.

       Бетон и железобетон широко применяются в промышленности и гражданском строительстве благодаря высоким физико-механическим показателям, долговечности, хорошей сопротивляемости температурным и влажностным воздействиям, сравнительно невысокой стоимости. Бетонные и железобетонные конструкции, изготовленные непосредственно на строящемся объекте, называются монолитными. Из монолитного железобетона возводят фундаменты, каркасы стен, плиты и т. д. При устройстве монолитных конструкций выполняются следующие работы: опалубочные (установка и разборка опалубки); арматурные (установка арматуры); бетонные (подача, укладка и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном в процессе его твердения). Трудоемкость выполнения этих работ значительна, так как доля ручного труда составляет 60 %.

       Цель  данной курсовой работы: самостоятельно проработать проектные решения строительных работ и углубленно изучить некоторые разделы дисциплины «Технология строительных процессов».

 

       1 Подсчёт объёмов  земляных работ 

       1.1 Определение объемов выемок под фундаменты

 

       Для подсчета объемов земляных работ  определим вид и размеры земляного сооружения под фундаменты.

       Так как здание имеет подвал, то необходимо разрабатывать котлован.

       С наименьшими трудозатратами ведется  разработка выемок под фундаменты с откосами. Разработка котлованов с откосами без креплений в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно таблице 4.1 /2/.

       Согласно /3/ пункт 3.3   размеры  земляных  сооружений  под фундаменты должны иметь минимально необходимые размеры.

       Для определения объёма котлована построим продольный и поперечный разрезы котлована, тем самым определим его размеры (рисунки 1 и 2). 

         

       Рисунок 1 – Поперечный разрез фундаментов 

       Объем прямоугольного в плане котлована  определяем по формуле (1): 

                              (1) 

       где Н — глубина котлована, принятая равной глубине заложения фундамента, м;

       Ш_н, Д_н  – ширина  и длина котлована по дну, м;

       Ш_в, Д_в – ширина и длина котлована по верху, м. 

       Причем  Ш_в=Ш_н + 2mН; Д_в = Д_п + 2mН,

       где m - заложение откоса из таблицы 4.1 /2/.

       

        

       Рисунок 2 – План и разрезы котлована 

       Котлован  сложного очертания разделяют на три отдельные прямоугольные котлованы в плане (рисунок 3). Полученные отдельные объемы складываются, и находится общий объем котлована сложного очертания.

       

 

       Рисунок 3 – Планы отдельных котлованов 

       Подсчет ширины и длины котлована для  трех котлованов: 

       1) Ш_в = 28,4 + 2·0,67·2,1 = 31,2 (м); 

         Д_в = 15,8 + 2·0,67·2,1 = 18,6 (м); 

       2) Ш_в = 13,4 + 2·0,67·2,1 = 16,2 (м); 

         Д_в = 3,8 + 2·0,67·2,1 = 6,6 (м); 

       3) Ш_в = 13,4 + 2·0,67·2,1 = 16,2 (м); 

         Д_в = 3,8 + 2·0,67·2,1 = 6,6 (м). 

       Рассчитываем  объемы: 

       

 

       

 

       

 

       Общий объем котлована: 

       

 

       Устройство  въездов и выездов из котлована  необходимо для подачи механизмов, материалов и полуфабрикатов на дно котлована.

       Объем въездов считаем по формуле (2): 

                                                           (2) 

       где А - ширина въезда; для двусторонней подачи транспортных средств А=7 м;

       m – заложение откоса;

       Н – глубина котлована, принятая равной глубине заложения фундамента;

       L – длина въезда, определяемая по формуле (3): 

                                                                     (3) 

       где i - уклон въезда, для экскаватора прямая лопата принимаем i = 0,15 м. 

       

 

       

 

       Общий объем разработки выемки определяем по формуле (4): 

                                                    (4) 

       где n - количество въездов. 

       

 
 

       1.2 Определение объемов  земляных работ  при зачистке недоборов  дна котлована 

       В некоторых грунтах котлованы  под фундаменты следует устраивать без нарушения естественной структуры грунта в основании под проектную отметку или с недобором. Переборы не допускаются.

       Доработку недоборов до проектной отметки  следует выполнять сначала механизированным способом (по всей площади котлована), а затем планировка вручную площади, где будет выполняться подготовка под фундамент.

       Объем доработки грунта механизированным способом (V_{зач.мех}) определяется по формуле (5): 

                                                                (5) 

       где F' – площадь дна котлована, м2;

        - допустимый недобор грунта, определяемый  по таблице 4.2 /2/; для экскаватора с обратной лопатой при ёмкости ковша 0,5 м3. 

       

       

       После механизированной разработки недобранного грунта дно выемок планируется вручную не по всей площади, а только в местах установки фундаментов, поэтому площадь планировки равна площади подготовки под фундамент.

       Объём зачистки вручную определяется по формуле (6): 

                                                              (6) 

       где F₁ – площадь основания под фундамент, м2. 

       

 
 

       1.3 Определение объемов работ обратной засыпки 

       Объем засыпки пазухи котлована  (для зданий с подвалом, рисунок 4) определятся по формуле (7): 

                                                               (7) 

       где S – площадь сечения пазухи котлована, м2;

       Р' -длина пазухи (по периметру котлована), м;

        - коэффициент остаточного разрыхления,  согласно п. 1.1 . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 4 – Схема определения объема обратной насыпки 

       

 

       

 
 

       1.4 Определение объемов работ по уплотнению обратной засыпки 

       Грунт обратной засыпки, служащий основанием фундаментов под оборудование, полы и отмостку, необходимо уплотнять. Поэтому засыпка осуществляется послойно с послойным уплотнением. Во избежание нарушения целостности фундамента грунт, находящийся в непосредственной близости от фундамента рекомендуется уплотнять вручную. Остальной грунт уплотняется механизированным способом (рисунок 5). Объем уплотнения вручную ( ) составляет 65 % от объема обратной засыпки пазух, все остальное уплотняется механизмом ( ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 5 – Уплотнение грунта при обратной засыпке пазухи 

       S1 – площадь сечения пазухи, где  можно использовать для уплотнения  механизм;

       S2 – площадь сечения пазухи, где  требуется уплотнение вручную. 
 

       

 

       

 

       2 Выбор комплекта машин и механизмов для производства земляных работ

       Выбор способов и методов выполнения технологических  процессов земляных работ на строительной площадке неразрывно связано с подбором типа и мощности землеройно-транспортной техники. Принятое технически грамотное решение определяет в дальнейшем срок, темпы, трудоемкость, стоимость и обеспечивает оптимальные технико-экономические показатели рассматриваемых способов и методов производства земляных работ. Наибольший экономический эффект даст комплексная механизация земляных работ в сочетании с поточной организацией производства работ. Для комплексной механизации трудоемких процессов необходимо правильно подобрать комплекты машин.

       Комплекты машин - это совокупность согласованно работающих и взаимно увязанных по производительности и другим параметрах основных и вспомогательных машин, необходимых для выполнения технологически связанных трудоемких процессов и операций. Основная ведущая машина в комплекте по своей производительности должна обеспечивать выполнение объемов работ в заданные сроки и с заданным темпом. Комплект машин для выполнения сложных комплексных процессов состоит из нескольких комплектов для механизации частных потоков.

       Комплект  машин рассчитывается в соответствии с заданными сроками производства работ, а также исходя из условий обеспечения комплексной механизации процессов, с взаимоувязкой средств механизации по конструктивным параметрам и производительности. В комплект входят ведущая машина и комплектующие вспомогательные машины и механизмы.

       Производительность  ведущей машины должна использоваться полностью, поэтому производительность комплектующих машин должна быть равной или на 10-15 % выше, чем производительность ведущей машины. Для разработки грунта в котловане в качестве ведущей машины применяют одноковшовый экскаватор со сменным оборудованием типа обратная лопата.

       Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, используют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора, их применяют главным образом при разработках котлованов с погрузкой грунта на транспортные средства и с отсыпкой в отвал. Выбор марки экскаватора проводим по таблице 1 технических характеристик п. Е2-1-9 /1/: одноковшовый экскаватор с механическим приводом, оборудованный обратной лопатой, имеющий следующие характеристики:

• марка ЭО-5015А;
• вместимость ковша 0,5 м³;
• наибольшая глубина копания 4,5 м;
• наибольший радиус копания 7,3 м;
• наибольшая высота выгрузки 3,9 м;
• мощность 55 кВт.

       Состав  звена: машинист 6 разряда.

       Нормы времени определяется в зависимости  от вместимости ковша (0,5м³) и от группы грунта (супесь – I).

       Таблица 1 – Нормы времени на 100 м³ грунта

       Вспомогательными (комплектующими) механизмами являются:

• бульдозер для перемещения грунта из-под отвала экскаватора и разработки недобора грунта;
• автосамосвалы для отвоза лишнего грунта при разработке грунта экскаваторами с погрузкой в транспортные средства.

       Марку бульдозера определяю по /1/ п. Е2-1-22 таблице 1: бульдозер на тракторе марки ДТ-75 имеет следующие технические характеристики:

• марка ДЗ-42;
• тип отвала – неповоротный;
• длина отвала – 2,56 м;
• высота отвала – 0,81 м;
• управление – гидравлическое;
• мощность – 55 кВт.

       Состав  рабочих: машинист 5 разряда.

       Бульдозер также является основным механизмом обратной засыпки, он выполняет послойную отсыпку грунта в пазуху выемки.

       Таблица 2 – Нормы времени на 100 м³ грунта

 
 

       В качестве комплектующих машин для  вывоза лишнего грунта из котлована и обеспечения совместной работы с экскаватором выбирают автосамосвалы.

       Выбор грузоподъемности самосвала с учетом емкости ковша экскаватора и  дальности транспортирования лишнего  грунта выполняем по таблице 2.7 /3/, выбор марки автосамосвала определяю по таблице 2.8 /3/:

• марка МАЗ-503;
• грузоподъёмность – 7 т;
• средняя скорость движения с грузом – 22 км/ч.

 

 

       3 Разработка котлована

        

       3.1 Разработка грунта в транспортные средства

 

       Разработка  грунта экскаватором может производиться  с погрузкой в транспортные средства или навымет, когда грунт из-под отвала экскаватора перемещается бульдозером.

       Организация разработки грунта  с погрузкой  его в транспортные средства позволяет  наиболее полно использовать рабочие параметры экскаваторов и повысить их выработку за счет уменьшения угла поворота стрелы при разгрузке (рисунок 6).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 6 – Разработка котлована экскаватором обратная лопата 
 

       Продолжительность работ по разработке грунта, производимых экскаватором, с погрузкой в транспортные средства определим по формуле (8): 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                            (8) 

       где П – продолжительность работ, дн.;

             V_{лишн. гр.} – объём лишнего грунта, т.е. грунта, который необходимо ликвидировать со стройплощадки, м³; находим следующим образом:  

       

 

       

       

 

          Н_вр – норма машинного времени, маш.-ч, определяем по таблице 1;

          8 – продолжительность  смены, ч;

          Q – объём работ, на который рассчитана норма времени;

          N – количество человек, работающих в день (за 2 смены).

       Получим:

       

 

       Совместно с экскаватором работают автосамосвалы. Количество автосамосвалов, требуемых для перевозки грунта (N), определяется по формуле: 

                                                                     (9) 

       где - продолжительность одного цикла работы автосамосвала, определяемая по формуле (15);

       t_n - время погрузки грунта, определяем по формуле:

                                                               (10) 

       где V₁ - объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов автосамосвала, определяется по формуле

        

                                                               (11) 

       где - объем грунта в плотном теле, в ковше экскаватора, определяем по формуле (12): 

                                                              (12) 

       где - объем ковша экскаватора, м³;

           - коэффициент наполнения ковша, для обратной лопаты от 0,8 до 1 по                     /3/; примем ;

           - коэффициент первоначального  разрыхления грунта, по п. 1.1 .

       Определяют  массу грунта в ковше экскаватора по формуле (13):  

                                                      (13) 

       где - объемная масса грунта, п. 1.1 .

       Количество ковшей грунта, загружаемых в кузов автосамосвала, определяется по формуле: 

                                                                 (14) 

       где П - грузоподъемность автосамосвала;

       Продолжительность одного цикла работы автосамосвала  определяется по формуле: 

                                               (15) 

       где L - расстояние транспортирования грунта, км;

        - средняя скорость автосамосвала  в загруженном состоянии, определяем по таблице 2.9 /3/ ;

        - средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии (25-30 км/ч), примем км/ч;

        - время разгрузки (ориентировочно 1-2 минуты);

        - время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой (ориентировочно 2-3 минуты). 

       Получим:

       

 

       

(т) 

       

  

       

 

       

 

       

 

       

 

       Требуемое количество автосамосвалов округляем до большего числа N = 3.

       3.2 Разработка грунта навымет

 

       Продолжительность работ по разработке грунта навымет, производимых экскаватором, определим по формуле (8), где . 

       

 

       Продолжительность работы бульдозера по перемещению грунта из-под отвала экскаватора должна быть равной (или превышать) продолжительности работы экскаватора, т.е. они должны работать комплексно (совместно), поэтому норма машинного времени бульдозера Н_вр = 2,68 маш.-ч.

       Определим дальность перемещения грунта бульдозером используя таблицу 2 (согласно таблице 2 п. Е2-1-22 /1/): 

       

 

       Таким образом, получили, что отвал грунта для обратной засыпки устраиваем на расстоянии 30 м от разрабатываемого котлована.

       3.3 Зачистка дна котлована

 

       Для удаления недобора грунта дно котлована  зачищают вручную или бульдозером.

       Толщину слоя грунта при зачистке дна котлована  бульдозером принимаю равной 10 см, а  при зачистке вручную – 5 см.

       Найдем  продолжительность зачистки дна  котлована бульдозером марки ДЗ-42 методом промежуточных валов: 

       

 

       где Н_вр - норма времени разработки грунта бульдозером на 30 м.: Н_вр = 0,94+0,87+0,87=2,68 маш.-ч (согласно таблице 2 п. Е2-1-22 /1/).

       Получим: 

       

 

       Зачистка  дна котлована вручную согласно п. Е2-1-47 /1/ осуществляется землекопами 2 разряда, перекидка грунта – землекопами 1 разряда.

       Продолжительность зачистки дна котлована вручную (согласно таблице 2 п. Е2-1-47 /1/) составит: 

       

 

       

 

       3.4 Обратная засыпка

 

       Основным  механизмом обратной засыпки является бульдозер марки ДЗ-42, выполняющий послойную отсыпку грунта в пазухе выемки.

       Рассчитаем  продолжительность работ по обратной засыпке грунта бульдозером, используя данные /1/ п. Е2-1-34: 

       

       3.5 Уплотнение грунта

 

       Искусственное уплотнение грунтов производят для  повышения устойчивости, уменьшения осадки и увеличения водонепроницаемости земляного сооружения. Требуемая плотность грунта в сооружении выражается средней плотностью скелета грунта или коэффициентом уплотнения, величина которого устанавливается в зависимости от назначения сооружения и физико-механических свойств укладываемых грунтов.