Земляные работы и возведение монолитных фундаментов

 

Утверждаю 
заведующий кафедрой     строительных конструкций 
________  
   подпись 
«__»__________20___г.

 

ЗАДАНИЕ

 

на выполнение курсового проекта

 

студенту   

по направлению подготовки(специальности)  08.03.01- строительство

по технологии возведения зданий и сооружений

 

1 Тема проекта «Земляные работы и возведение монолитных фундаментов»

 

2 Срок сдачи студентом  проекта: «10» мая 2017 г.

 

3 Цель и задачи проекта: расчет работ подготовительного периода строительства, разработка котлована под фундамент, разработка монолитного  железобетонного фундамента, производство обратной  засыпки, возведение надземной части здания.

4 Исходные данные к  проекту: размеры площадки – 200 х 240 м., размеры здания – 30 х 90 м., тип фундамента – плитный; отметка подошвы фундамента – - 2,8 м; наличие подвала – нет; район строительства – Томск; дальность отвозки лишнего грунта – 5 км; уровень грунтовых вод – ниже подошвы фундамента; вид грунта на строительной площадке – суглинок; начало и продолжительность работ в днях – апрель, сроки строительства – в соответствии с нормами; шаг колон – 6 м; количество продольных осей – 16; пролет – 6 м, количество поперечных осей – 3; количество этажей – 2 эт.

 

5 Перечень вопросов, подлежащих  разработке

5.1 Работа по срезке растительного слоя грунта

5.2 Понижение уровня грунтовых  вод

5.3 Предохранение грунта  от промерзания

5.4 Разбивка земляного  сооружения

5.5 Разработка котлованов  и траншей под фундаменты.

5.6 Устройство монолитных  железобетонных фундаментов (установка  опалубки, установка арматуры, бетонирование, уход за бетоном, распалубка).

5.7 Обратная засыпка пазух  котлованов и траншей (послойная  засыпка с послойным уплотнением).

5.8 Монтаж и методы монтажа  строительных конструкций

5.9 Выбор основных монтажных  приспособлений т грузозахватных  приспособлений

5.10 Организация и технология  монтажа здания

5.11 Калькуляция трудовых  затрат

5.12 Контроль качества  монтажных работ

5.13 Безопасность труда  при производстве монтажных работ

 

6 Перечень графического (иллюстративного) материала

6.1 Схема производства  земляных работ (разработка грунта, разрез схемы)

6.2  График производства  работ

6.3  Уплотнение грунта

6.4 Технологические схемы  монтажа сборных конструкций

6.5 Разрезы по установке элементов сборных конструкций

6.6 Календарный график  производства работ

 

Дата выдачи и получения задания

 

Руководитель         «_____» ______________ 2016 г. _____________ 

 

Студент                   «_____» ______________ 2016 г. ____________

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

 

Одной из систем капитального строительства является строительное производство – совокупность производственных процессов, осуществляемых непосредственно на строительной площадке, включая строительно-монтажные и специальные процессы в подготовительный и основной периоды строительства.

Конечным результатом выполнения совокупности производственных процессов является строительная продукция, под которой подразумеваются отдельные части строящихся объектов и законченные здания и сооружения.

Строительное производство подразумевает две подсистемы: технологию и организацию строительного производства, каждая из которых имеет свою сущность и научные основы.

Технология строительных процессов определяет теоретические основы, методы и способы выполнения строительных процессов, обеспечивающих обработку строительных материалов, полуфабрикатов и конструкций с качественным изменением их состояния, физико-механических свойств, геометрических размеров, с целью получения продукции заданного качества.

Технология возведения зданий и сооружений определяет теоретические основы и регламенты реализации выполнения отдельных видов строительных, монтажных и специальных видов работ, их взаимоувязки в пространстве и времени с целью получения продукции в виде здания или сооружения.

Строительное производство в нашей стране преимущественно развивается на индустриальной основе – направление превращения строительства в комплексно-механизированный процесс монтажа зданий и сооружений из унифицированных элементов заводского изготовления.

Продолжается осуществление мероприятий по значительному сокращению затрат ручного труда, оснащению строителей высокопроизводительными машинами и механизмами, средствами малой механизации, эффективными механизированными и ручными инструментами. Осуществляется дальнейшее повышение уровня индустриализации строительного производства и степени заводской готовности строительных конструкций и деталей.

При строительстве промышленных и гражданских зданий выполняется большой объём земляных работ и работ по устройству фундаментов.

Данная курсовая работа рассматривает работы подготовительного периода строительства, разработки котлована под фундаменты, устройство монолитного железобетонного фундамента, обратной засыпки.

Курсовая работа состоит из расчётно-пояснительной записки и графической части. Возведение «нулевого цикла» имеет место при строительстве любого здания или сооружения и составляют значительную часть их стоимости и особенно трудоёмкости. Несмотря на высокий уровень механизации земляных работ, многие работы выполняются вручную, что приводит к увеличению трудоёмкости.

Для снижения стоимости и трудозатрат при выполнении данных работ, а также для получения высококачественной продукции, необходимо внедрение новых эффективных технологий, применение высокопроизводительных машин, прогрессивных опалубочных систем [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение объемов земляных работ и работ по устройству фундаментов

 

 

 

Рисунок 1 – План фундамента

 

1.1 Определение объема выемки под фундамент

 

Вследствие того, что грунтом строительной площадке является суглинок легкий, и глубина заложения подошвы фундамента составляет 0,85 м, то принимаем крутизну откоса равным 1:0 или 90° по отношению к горизонтали [2].

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2 – План и разрез котлована

 

 

 

Рисунок 1.3 – Поперечный разрез фундамента

 

Объем котлована для данного случая определяется по формуле:

 

               (1.1)

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

Шн, Дн – ширина и длина котлована по дну, м;

Шв,Дв – ширина и длина котлована по верху, м.

 

 

 

 

 

Для разработки котлована и вывоза из него грунта необходимо обустроить въезд и выезд из котлована. Объем въезда:

 

 

 

где А – ширина въезда (принимаем равной 7 м);

m – заложение откоса;

L – длина въезда, определяемая по формуле

 

 

 

где i – уклон въезда (принимаем равным 0,15).

 

 

 

 

 

Общий объем разработки котлована:

 

 

 

где n – количество въездов (принимаем равное 1).

 

 

 

 

1.2 Определение объемов работ при зачистке недоборов дна котлована

 

Доработку недоборов до проектной отметки следует выполнять сначала механизированным способом (по всей площади котлована), а затем вручную.

Объем доработки грунта механизированным способом определяется по формуле

 

 

 

где  - площадь дна котлована, м2;

 – допустимый недобор грунта.

 

Так как мы используем экскаватор с прямой лопатой ВЭКС ЭО 5124А с объемом ковша 0,65 м3, то принимаем

 

 

 

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

 

 

1.3 Определение объемов работ обратной засыпки

 

Объем обратной засыпки котлована (здание без подвала) определяется по формуле

 

 

 

где  – общий объем разработки котлована, м2;

 –объем фундамента, м3;

Kо.р. – коэффициент остаточного разрыхления;

  – объем компенсационной подушки, м3;

Так как на строительной площадке в качестве грунта является суглинок легкий, то Kо.р.= 1,2.

 

 

 

Рисунок 1.4 – Схема определения объема обратной засыпки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 (на расстоянии 0,8 м), рекомендуется уплотнять вручную. Остальной грунт уплотняется механизированным способом. Объем уплотнения вручную и механизированным способами определим графическим способом.

S1 – площадь сечения пазухи, где требуется уплотнение вручную

 

Рисунок 1.5 – Уплотнение грунта при обратной засыпке

 

 

По схеме видно, что расстояние от грунта до фундамента меньше 0,8 м (0,5 м), то уплотнение грунта вручную.

 

 

 

Площадь последовательно уплотняемых слоев можно посчитать по формуле:

 

где hупл. – толщина слоя уплотнения ручной трамбовкой (принимаем равной 0,2 м).

 

 

1.5 Определение объемов  опалубочных и арматурных работ

 

Объем установки и разборки опалубки определяется площадью соприкосновения опалубки с бетоном. Опалубка – временная вспомогательная конструкция, обеспечивающая заданные геометрические размеры конструкции, в которую укладывается бетонная смесь.

Площадь соприкосновения опалубки с бетоном можно определить, используя заданные размеры фундамента, план и разрезы фундаментов.

 

 

 

В данном случае используем унифицированную инвентарную мелкощитовую разборно-переставную опалубку «Монолит».

Выбранные типы щитов опалубки вносим в таблицу.

 

Таблица 1.1 – Ведомость элементов опалубки

 

Наименование элементов опалубки	Размеры, м	Потребное количество
		в штуках	в м2
ЩС 1,0-0,6	1,0х0,6	12	7,2
ЩС 1,5-0,6	1,5х0,6	60	54
ЩС 1,6-0,6	1,6х0,6	4	3,84

 

 

Рисунок 1.6 – Схема раскладки щитов фундаментов

 

Объем бетонных работ равен объему фундамента

 

 

 

Рисунок 1.7 – Схема армирования монолитного фундамента

Арматурные работы выполняются путем укладки или установки в готовую опалубку (а иногда в процессе ее устройства) готовых арматурных изделий: сеток, плоских и пространственных каркасов.

Для изготовления арматурных сеток используется: в качестве продольной арматуры – арматура АIII диаметром 16 мм и длиной 5850 мм, вертикальной – АI диаметром 10 мм и длиной 2550 мм, конструктивная диаметром 6 мм и длиной 500 мм. Для 1 каркаса необходимо 27 продольных, 26 вертикальных и 65 конструктивных арматур. Вес 1 м профиля продольной арматуры – 1,58 кг, вертикальной – 0,617 кг, конструктивной – 0,222 кг. Следовательно, вес одного каркаса равен

 

 

 

Для возведения фундамента необходимо 22 каркаса. Общий вес каркаса:

 

 

Для перевозки арматуры будем использовать  автотранспортное средство – МАЗ-642205-020, грузоподъемностью 20 т.

 Рисунок 1.8 – Схема автотранспортного средства МАЗ-642205-020

 

Количество каркаса, помещающихся в полуприцеп, равно 8 шт, следовательно за 1 рейс данное автотранспортное средство перевезет 2384 кг, что позволяет его грузоподъемность. Значит для перевозки арматурных каркасов необходимо 3 рейса.

 

Таблица 1.2 – Ведомость объемов арматурных работ

 

Наименование арматурного изделия	Размер, м	Масса одного изделия, т	Количество изделий, шт.	Масса всех изделий, т
К-1	0,5х5,85х2,55	0,298	22	6,556

 

 

Итого: количество изделий массой до 100 кг – 0 шт., количество изделий массой более 100 кг – 22 шт.

 

1.6 Определение объемов работ по засыпки компенсационной подушки

 

Для стабильности фундамента грунт под плитой обязательно заменяют на песчаный, в данном случае высота составляет 30 см.

 

(1.8)

 

где объем  компенсационной подушки, м3;

      Д – длина котлована, м;

      Ш – ширина котлована, м;

    Н – высота компенсационной подушки, м;

 

.

 

Для перевозки песка из отвала будем использовать  автотранспортное средство – КАМАЗ-6520-029, грузоподъемностью 20 т.

 

 

Рисунок 1.9 – Схема автотранспортного средства КАМАЗ-6520-029

Количество песка, помещающегося в самосвальный прицеп, равно 20 м3. Значит для перевозки песка необходимо 21 рейс.

В качестве трамбовочной машины для уплотнения компенсационной подушки используем каток ДУ - 10А.

Производительность машины – 34 м3/ч.

Количество смен – 2.

Количество звеньев – 2.

Продолжительность смены 8 час.

Производительность в смену:

 

 

           После уплотнения компенсационной подушки, укладывается слой гидроизоляции, стеклоизол, для предотвращения попадания влаги.

 

2 Выбор методов  и способов производства работ

 

2.1 Выбор методов и способов производства земляных работ

 

Земляные работы, выполняются при строительстве любого здания или сооружения, они составляют значительную часть их стоимости и трудоёмкости.

До начала разработки котлована необходимо выполнить вертикальную планировку. Вертикальная планировка – это преобразование существующего рельефа территории. Вертикальная планировка решает следующие задачи:

• создание рельефа, обеспечивающего беспрепятственный отвод поверхностных вод с территории;
• безопасное движение вокруг зданий и сооружений;
• благоустройство и озеленение территории.

Для решения этих задач выполняются работы по выемке и подсыпке грунтовых масс. В результате чего и создаётся поверхность, обеспечивающая требованиям последующей эксплуатации территории.

Поскольку земляные работы в комплексе строительства объекта занимают важное место, как по объёму, так и по стоимости, то при вертикальной планировке необходимо стремиться получить минимальный объём земляных работ. Это достигается более рациональным использованием существующего рельефа местности и решением задачи из условия нулевого баланса, т.е. когда объём грунта из выемки полностью укладывается в земляные насыпи.

Выбор методов и способов производства работ зависит от времени года, от заданной продолжительности работ, от объёмов работ, от гидрологических условий [3].

Состав земляных работ:

1. Подготовительные работы;
2. Геодезические работы;
3. Разработка котлована;
4. Вывоз лишнего грунта за пределы строительной площадки;
5. Разработка недобора грунта до проектной отметки;
6. Обратная засыпка пазух фундамента;
7. Уплотнение грунта обратной засыпки;
8. Окончательная планировка.

 

2.1.1 Подготовительные работы

 

Сначала выполняется расчистка территории строительной площадки: пересаживаются по возможности зелёные насаждения и растения, не мешающие работам, защищают от повреждения временными ограждениями, корчуются пни и кустарники. Деревья, подлежащие вырубке, валят с помощью пил. Кусторезами расчищают территорию от кустарника. Разбирают ненужные строения. Снимают плодородный слой почвы со всей территории площадки и перемещают в специально выделенные места, где складируют для последующего использования для благоустройства территории, либо на другие площадки, где проводится благоустройство.

Выравнивание строительной площадки производится бульдозерами – вертикальная планировка с необходимым уклоном i=0,003 или с уклоном по заданию архитектора для отвода с площадки поверхностных вод.

 

2.1.2 Геодезические работы

 

Геодезические работы выполняются на всех этапах строительства. В ходе инженерно-геодезических работ решаются задачи по горизонтальной и вертикальной планировке и также разбивке земляных сооружений.

Вертикальная планировка невозможна без проведения геодезических расчётов, которые позволяют определить положение проектируемого здания или сооружения по высоте, числовые отметки объёма земляных работ.

Разбивка земляных сооружений состоит в установлении и закрепления их положения на местности. Разбивку начинают с выноса и закрепления на местности створными знаками основных рабочих осей. После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2-3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устанавливают обноску. Обноска может быть разового использования или инвентарной. На обноску переносят основные разбивочные оси, от которых отмечают все остальные оси здания. Все оси закрепляют на обноске и номеруют. Обноска состоит из заглублённых в грунт стоек, к которым на высоте 1 м сбоку прибивают остроганную доску. Верхнее ребро доски находиться на одном уровне в горизонтальной плоскости. Учитывая возможность повреждения обноски во время работ, в грунт для   контроля забивают металлические колья для дополнительного обозначения осей. Для обозначения границ котлована отрывают по их контуру борозды.

Кроме плановой производят и высотную разбивку возводимого сооружения. В этих целях на площадке закрепляют необходимое количество реперов с абсолютными отметками.

При высотной разбивке вычисляют условные отметки заложения подошвы фундаментов, глубины отрывки котлована и т.д. Отметки отсчитывают от условно выбранного нуля, которому соответствует определённая абсолютная отметка, указанная в проекте. Положение нуля отмечают чертой на отдельных столбах обноски. Для зданий за нуль принимают уровень чистого пола первого этажа.

 

2.1.3 Разработка грунта в котловане

 

Для отрывки котлована с откосами под фундаменты механизированным способом принимаю одноковшовой экскаватор с прямой лопатой, с зубчатой режущей кромкой ковша. Этот экскаватор применяется для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора. В комплект к экскаватору подбираем автосамосвалы для отвоза лишнего грунта с площадки и бульдозер для сдвига грунта, разрабатываемого навымет, для обратной засыпки пазух фундаментов.

 

2.1.4 Вывоз лишнего грунта за пределы строительной площадки

 

Лишний грунт необходимо вывезти на самосвалах за пределы строительной площадки в постоянный отвал на расстояние 5 км.

Грунт для обратной засыпки из-под отвала перемещается бульдозером на расстояние 20-30 м от выемки, чтобы он не мешал производству работ при возведении фундаментов.

Для работы необходим бульдозер с поворотным отвалом и производительностью не менее производительности экскаватора. Исходя из этих условий, принимаем бульдозер ДЗ-28 на базе трактора Т-130.

Транспортные средства для вывоза грунта располагаются на уровне стоянки  экскаватора с одной стороны от оси движения экскаватора на расстоянии, определённом расчётом в зависимости от марки экскаватора.

 

2.1.5 Зачистка дна котлована

 

После разработки котлована необходимо выполнить разработку недобора грунта и выровнять дно выемки под проектную отметку. Разработка недобора грунта по всей площади котлована производиться механизированным способом – бульдозером, который оборудован планировочным отвалом. Бульдозер ДЗ-28 на базе Т-130.

После механизированной зачистки в местах устройства бетонной подготовки под фундамент, грунт зачищается вручную на глубину 0,1 м. Выгружается грунт из котлована тем же экскаватором.

Состояние основания перед началом работ обязательно контролируется. Условие, согласно которому грунт не должен содержать посторонних предметов, верно и для пазух котлована, и должно соблюдаться неукоснительно. На его дне не должно быть никаких посторонних предметов, особенно если диаметр их превышает 10 см. Грунт для засыпки ни в коем случае не должен содержать органических предметов, доля содержания которых в грунте для засыпки может составлять не более 5%.

Отклонение от оптимальной влажности грунта в процессе работ может составлять ≈10% для связанных грунтов и не более 20% для несвязанных. Если это условие выполняется в процессе работ, особое внимание следует уделять грунтам внутри пазух, имеющихся узких и неудобных мест, углов для связанных грунтов, а в несвязанных большее значение имеет засыпаемый грунт.

Если в полости засыпки проложены трубы и иные коммуникации, сначала засыпается мягкий грунт на уровень труб, если они располагаются над дном не выше, чем на 30 см. В противном случае действия не противоречат первоначальной инструкции: сначала засыпается слой 30 см, который плотно трамбуется с тщательным заполнением всех пазух, а затем без трамбовки досыпается мягкий грунт на трубы. Вслед за этим насыпают еще 15-20 см грунта и тщательно утрамбовывают [4].

 

2.1.6 Подготовка основания под фундамент

Качественная подготовка под фундамент строительной площадки должна предшествовать возведению фундамента. Она требуется для того, чтобы исключить утечку цементного молочка в процессе заливки фундамента бетоном. Это даст возможность получить долговечное и эффективное основание для будущего дома.

Строительными нормами строго не регламентировано, какая подготовка к фундаменту применима в каждом конкретном случае. Рассматриваются лишь две ее разновидности. Для щебеночной подготовки рекомендуют делать толщину 150-200 мм. Если фундаментом дома будет являться монолитная плита или другие конструкции, для которых предусмотрено армирование пространственными каркасами, то рациональнее воспользоваться бетонной подготовкой. Щебеночная подготовка под фундамент домов предполагает заливку подушки горячим битумом до образования пленки или до полного его насыщения [5].

2.1.7 Обратная засыпка

 

В непосредственной близости от фундамента грунт уплотняется ручными трамбовками послойно. Грунт подаётся в пазухи бульдозером с поворотным отвалом. Ручными трамбовками грунт уплотняется слоями по 20 см на расстоянии 0,8 м от грани фундамента. Достигается наибольший эффект уплотнения при оптимальной влажности грунта. Оптимальная влажность для супеси: 9-15%.

Оптимальная влажность получается увлажнением сухих или подсушивание излишне влажных грунтов.

Верхняя часть пазухи засыпается грунтом с помощью бульдозера и разравнивается, затем уплотняется самоходными катками.

Для соблюдения очерёдности в укладке,  разравнивании, уплотнении грунта вручную и уплотнении грунта механизированным способом вся площадь обратной засыпки разбивается на карты (захватки), на каждой из которых выполняется свой вид работ.

Число карт зависит от объёма работ, наличия производительного оборудования, число карт должно быть не менее четырёх.

 

2.1.8 Контроль качества выполнения земляных работ

 

Контроль качества земляных работ по составу выполненных операций определяется видом и назначением земляных сооружений. Входной контроль при производстве земляных работ включает проверку технической документации, определяющей высотное и плановое положение возводимых сооружений, данные гидрологических изысканий использованных грунтов, акты выноса в натуру основных элементов и закреплении их на местности.

Пооперационный контроль выполняется в полном соответствии с ППР технологическими картами трудовых процессов. При отрывке котлована контролируются его геометрические размеры с учётом условий размещения в них элементов сооружений или инженерных сетей, уклоны дна и их направление, крутизна откосов, способы крепления стенок, другие мероприятия, обеспечивающие осушение или укрепление слабых грунтов.

При отсыпке насыпей контролируются:

- тип и влажность грунта, из которого ведётся отсыпка  насыпи;

- гидрологические условия  основания, на которое осуществляется  насыпь;

- последовательность слоёв  отсыпки насыпи;

- способ уплотнения и  допустимая толщина слоя;

- увлажнение отсыпаемого  грунта до значения оптимальной  влажности и т.д.

Заключительный контроль предусматривает, как правило, проверку исполнения технической документации.

 

2.1.9 Техника безопасности выполнения земляных работ

 

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 производственных факторов, связанных с характером работы:

- окружающие породы;

- падающие предметы (куски  породы);

- движущиеся машины и  их рабочие органы, а также  передвигаемые ими предметы;

- расположение рабочего  места вблизи перепада по высоте 1,3 м и более.

Разработка грунта в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций, допускается только при помощи лопат, без помощи ударных инструментов.

Для перемещения рабочих места и размеры, принимаемые в проекте, должны обеспечивать размещение конструкций, оборудования, оснастки, а также проходы на рабочее место шириной в свету не менее 0,6 м, а на рабочих местах необходимое пространство в зоне работ.

Экскаватор может перемещаться только по ровной поверхности, а при слабых грунтах по настилу. При перемещении экскаватора ковш должен быть отведён в сторону и опущен на грунт. Во избежание сползания машины под откос машинист должен перемещать или останавливать машину так, что бы расстояние от колёс до бровки откоса было не более 0,5 м.

При загрузке автосамосвала, не имеющего под кабиной предохранительного бронированного щита, шофер обязан выходить из кабины и находиться на безопасном  расстоянии.

При совместной работе экскаватора и бульдозера, последний не должен находиться в радиусе действия стрелы экскаватора.

Автомобили-самосвалы при разгрузке на насыпях, а также при засыпке выемок следует устанавливать не ближе 1 м от бровки естественного откоса; разгрузка с эстакад, не имеющих защитных (отбойных) брусьев – запрещается.

Запрещается разработка грунта бульдозером при движении на подъём или под уклон, с углом более наклона, указанного в паспорте машины.

При работе бульдозера запрещается во избежание поломки или опрокидывания поворачивать его с загруженным или заглубленным в грунт отвалом.

При засыпке траншей нельзя выдвигать отвал на край откоса.