Исходные данные для строительства земляного полотна

Введение

Целью курсового проектирования является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков в области технологии и организации строительства земляного полотна автомобильных дорог.

Земляное полотно является одним из основных элементов автомобильной дороги. От его состояния в большой степени зависят экслуатационные качества дороги. Работоспособность земляного полотна достигается правильным выбором конструкции, устройством надежного водоотвода, своевременным устранением повреждений полотна и водоотводных сооружений, т. е. обеспечивается на стадиях проектирования дороги и ее эксплуатации. Однако прочность и устойчивость земляного полотна в значительной степени зависят от качественного выполнения земляных работ (рационального размещения в теле полотна грунтов, различных по своим физико-механическим свойствам, достижения необходимой плотности и влажности грунтов, устройства надежного основания под насыпями, эффективного использования дорожно-строительной техники, качественного ведения строительно-монтажных работ и т. д.[1].

В ходе курсового проектирования приобретается навыки самостоятельного решения вопросов организации и технологии строительства земляного полотна: определение сроков производства работ, способов производства работ, составления технологических схем производства работ, охраны окружающей среды при производстве работ, производственного контроля качества выполнения работ и техники безопасности [2].

Курсовая работа проводится с целью закрепления практического применения справочной и нормативной литературой, государственными стандартами, сметными нормами, СНиПами, нормами и расценками на выполнение дорожно-строительных работ.

1. Характеристика района строительства

1.1 Физико-географический очерк

Ростовская область- субъект Российской Федерации на юге Европейской части России, входит в состав Южного федерального округа.

Область занимает площадь 100,8 тыс. кв., имеет протяжённость 470 км с севера на юг, 455 км с запада на восток.

Население Ростовской области - 4 220,4 тыс. человек. Из них в городах проживают 2 871,4 тыс. человек, в сельской местности - 1 349 тыс. человек. Плотность населения - 41,9 чел. на 1 кв. км.

Административный центр Ростовской области - город Ростов-на-Дону с населением свыше 1 млн. человек - крупный промышленный, культурный и научный центр, речной порт, важный транспортный узел.

Крупными городами области являются: Таганрог -- с численностью населения 281,9 тыс. человек, Шахты -- 254,7 тыс. чел., Новочеркасск -- 184,47 тыс. чел., Волгодонск -- 172,4 тыс. чел. и Новошахтинск -- 117,6 тыс. чел. (данные переписи 2002 года)

Географическая широта -47°13'52.7" с.ш. долгота- 39°43'23.9" в.д.

Ростовская область находится в южной части Восточно-Европейской равнины и частично в Северо-Кавказском регионе, занимая обширную территорию в речном бассейне Нижнего Дона. Ростовская область имеет сухопутные и водные границы со следующими регионами: на западе и северо-западе - с Донецкой и Луганской областями Украины общая протяженность границы 660 км, на севере и северо-востоке - с Воронежской и Волгоградской областями, на востоке и юго-востоке - с Калмыкией, на юге - со Ставропольским и Краснодарским краями, на юго-западе омывается Таганрогским заливом Азовского моря, имея морскую государственную границу с Украиной [3].

1.2 Рельеф местности

Ростовская область расположена в южной части Восточно-Европейской равнины, немного захватывает район Северного Кавказа. Находится в речном бассейне Нижнего Дона. Максимальные высоты рельефа варьируются на отметке 250 метров над уровнем моря. В основном вся местность представлена равнинами, только с севера немного захватывается Среднерусская возвышенность, а на западе -- восточная часть Донецкого кряжа. На юго-востоке области присутствует возвышенность Сальско-Манычской гряды. Рельеф области -- равнинный, преимущественная природная зона -- степь, лесов мало -- ими покрыто только 5,6 процентов земельного фонда, в то время как большая часть области занята сельхозугодьями, преимущественно на высокоплодородных чернозёмах [4].

Равнины Ростовской области - Донно-Донецкая возвышенная (ср. высота 130 м), Азово-Кубанская низменная (ср. высота 85 м), Доно-Егорлыкская аккумулятивная (80-100 м), Нижнедонская низменная (долина р. Дон), Доно-Сальская аккумулятивно-денудационная (50-100 м), Сало-Манычская аккумулятивно-денудационная (ср. высота 100, максимальная 220 м).

Пойма Дона возвышается над урезом воды в среднем на 3,5 м имеет положительные (береговые валы, гряды) и отрицательные (старицы, ерики, протока, ложбины) формы рельефа. Дон имеет 4 надпойменные террасы. Первая расположена не повсеместно лучше выражена в восточной части. Ширина от 1 до 12 км, высота над поймой 2-5 м. Вторая терраса четко возвышается над первой на 3-4 м. Ширина второй террасы на левом берегу от 2,5 до 10-11 км, а на правом выражена в виде отдельных останцев. Вторая терраса постепенно переходит в третью. Самые древние террасы Дона (третья и четвертая надпойменные) перекрыты толщей лессовидных суглинков[5].

1.3 Гидрография района

Азовское море самое мелкое (максимальная глубина не превышает 40 м). В Таганрогском заливе глубины от 2 до 6 м. Он имеет вид лимана -древней долины реки затопленной в результате повышения уровня моря. Воды пресные (особенно в Таганрогском заливе 1-6‰), в данное время солоноватые. До зарегулирования стока рек Дона и Кубани воды Азовского моря полностью обновлялись за 8 лет. В весенние разливы площадь нерестилищ в полтора раза превышала площадь зеркала моря. В пределах области около 5 тыс. рек. Основные реки: Дон (1870 км) с притоками Чир (317 км), Цимла (115), Кагальник Донской (140), Северский Донец (1053), Сал (776), Маныч (420), Тузлов (218). Северский Донец имеет ряд крупных притоков: Деркул, Большая Каменка, Глубокая, Калитвенец, Калитва (308), Быстрая (218), Кундрючья (244). Реки впадающие непосредственно в Таганрогский залив: Миус, Мокрый Еланчик, Самбек, Кагальник, Чембурка. Они имеют спокойный равнинный характер с весенним половодьем.

Годовой сток р. Дон в среднем 27,8 км3. Минерализация от 0,6 до 0,9-1,0 г/л.

На реке Западный Маныч построен каскад водохранилищ: Усть-Манычское, Веселовское, Пролетарское с высокой минерализацией воды до 2-30 г/дм3. На р. Дон - Цимлянское водохранилище с площадью 2700 км2, средней глубиной 8,8 м (до 35 м), объемом 23,7 км3.

Озеро Маныч-Гудило в восточной части имеет минерализацию до 300 г/дм3.[5]

1.4 Полезные ископаемые, местные грунты и дорожно - строительные материалы

Полезные ископаемые Ростовской области представлены: уголь, газ, нефть, рудные полезные ископаемые (золото, вольфрам, молибден, титан-циркониевые россыпи),нерудные полезные ископаемые ( тугоплавкие глины, флюсовые известняки, формовочные пески, стекольные пески ), цементное сырье [3].

Местные грунты Ростовской области представлены: лессовидные суглинки, глина [5].

Дорожно - строительные материалы Ростовской области представлены: глины и суглинки, песчаник и известняк, песок, кварцит, мергель, мел, глинистые сланцы, строительные камни для производства щебня, строительные пески [3].

1.5 Климатические характеристики района строительства

1.5.1 Климат

Область имеет благоприятный умеренно-континентальный климат. Средняя температура воздуха в январе-(-7С), в июле -(+ 23С). Продолжительность солнечного сияния равна 2050-2150 часам в год. Среднегодовое количество осадков составляет 424 мм. Выпадают преимущественно на атмосферных фронтах циклонов. Их количество уменьшается в направлении с запада (650 мм) на восток (до 400 мм)[6].

1.5.2 Температура воздуха

Температура воздуха - мера его теплового состояния, пропорциональная энергии беспорядочных тепловых движений воздуха. Температура воздуха района строительства - центральный климатический элемент, который оказывает принципиальное влияние на организацию строительства, методы производства работ, производительность машин и рабочих[6].

Среднемесячная температура воздуха за 12 месяцев требуется для построения дорожно - климатического графика (ДКГ), а дата перехода температуры по весне через ноль градусов и количество дней в году с положительной температурой учитывается при расчете даты весенней распутицы.

Значения температуры воздуха, среднее по месяцам, для Ростовской области сведём в таблицу 1.1[8].

Таблица 1.1

Среднемесячная температура воздуха по месяцам, ?С

Данные таблицы 1.1 сведены в дорожно - климатический график (приложение А).

1.5.3 Атмосферные осадки

Осадки выпадают в виде дождя, мороси, снега, мокрого снега, снежной и ледяной крупы, снежных зерен, града. Непосредственно из воздуха выделяются роса, иней, жидкий налет, твердый налет, изморозь. Осаждение переохлажденного дождя, мороси, тумана на дорожных покрытиях является причиной гололеда. Осадки характеризуются их количеством, продолжительностью, интенсивностью, числом дней с осадками различной величины, видом осадков.

Для дорожного строительства практический интерес представляют осадки в виде снега, дождя и смешанные [6].

Среднемесячное выпадение атмосферных осадков за 12 месяцев требуется для построения ДКГ.

Значения атмосферных осадков по месяцам, для Ростовской области сведём в таблицу 1.2 [8].

Таблица 1.2

Среднемесячное количество атмосферных осадков, мм

Данные таблицы 1.2 сведены в дорожно - климатический график (приложение А)

1.5.4 Высота снежного покрова

Нахождение величины снежного покрова необходимо для определения условий снегонезаносимости насыпи.

Высоту насыпи на участках дорог, проходящих по открытой местности, по условию снегонезаносимости во время метелей следует определять расчетом по формуле:

h = h_s + h, (1.1)

где h - высота незаносимой насыпи, м;

h_s - расчетная высота снегового покрова в месте, где возводится насыпь, с вероятностью превышения 5 %, м. При отсутствии указанных данных допускается упрощенное определение h_s с использованием метеорологических справочников;

h - возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, необходимое для ее незаносимости, м [7].

По заданию имеется дорога II технической категории, согласно п. 7.34 СП 34.13330.2012 [7] h=0,7 м, а максимальная высота снежного покрова в Ростовской области 69 см=0,69 м, тогда

h = 0,69+0,7=1,39 м

по заданию высота земляного полотна h=1,7 м, по расчету минимальная высота земляного полотна должная быть 1,39 м, т.е условие снегонезаносимости выполняется.

Значения высоты снежного покрова по месяцам, для Ростовской области сведём в таблицу 1.3 [10].

Таблица 1.3

Среднемесячная высота снежного покрова, см

Данные таблицы 1.3 сведены в дорожно - климатический график (приложение А)

1.5.5 Промерзание грунта

Процесс превращения грунтовой влаги в лед, наступающий при температуре несколько ниже 00С, называется промерзанием грунта.

Глубина промерзания грунта зависит от температуры воздуха, влажности грунта, замедляющий его промерзание вследствие выделения скрытой теплоты фазового перехода воды в лед, толщины снежного покрова, вида грунта [6].

Максимальная глубина промерзания грунта для Ростовской области составляет 90 см [11].

Данные сведены в дорожно - климатический график (приложение А).

1.5.6 Ветер

Ветер - движение воздуха относительно земной поверхности. В понятие ветер включается числовая величина скорости ветра, выражаемая в м/с, и направление, откуда дует ветер.

Направление и скорость ветра следует учитывать при следующих обстоятельствах:

1. При определении места положения производственных мероприятий, складских территорий, чтобы избежать загрязнение близлежащих населенных пунктов, зон проживания и отдыха работающих.

2. При проектирование карьеров ДСМ.

3. При проектирование снегозадержания в местах грунтовых карьеров, предназначенных для разработки в зимнее время.

4. В расчет времени остывания материалов в период строительства при их перевозке, укладки и твердения.

5. Для предотвращения мероприятий в зимнее время, особенно в период метели.

Роза ветров - диаграмма, показывающая повторяемость ветров различных направлений в данной местности и их скоростей по румбам, обычно по многолетним средним данным для месяца, сезона или года.

Центральными месяцами зимы и лета являются январь и июль [6].

Значения скорости ветра и повторяемости направлений ветра для Ростовской области сведём в таблицу 1.4 [12].

Таблица 1.4

Скорость ветра (м/с) и повторяемость направлений ветра (%)

Данные таблицы 1.4 сведены в график розы ветров (приложение Б).

1.5.7 Распутица

Распутица - период времени, в течение которого из-за сильного переувлажнения грунтовых дорог резко снижается их несущая способность, и движение автомобильного транспорта становится затруднительным или практически невозможным. Наиболее продолжительная распутица имеет место весной и осенью.

Весной распутица наступает после схода снежного покрова, когда начинается оттаивание верхнего слоя грунта, и достигает максимума в период оттаивания грунта до 20-30 см.

Прекращение распутицы совпадает с моментом просыхания грунта на глубину порядка 20 см.

Осенняя распутица наступает в период, когда средняя суточная температура снижается до +5⁰C, что способствует уменьшению испарения влаги, а повторяемость обложных дождей, насыщающих влагой верхний слой грунта, возрастает. Прекращается осенняя распутица с наступлением устойчивых отрицательных температур воздуха, когда верхний слой грунта промерзает. Промерзание грунта на глубину приблизительно 15 см обеспечивает нормальную проходимость груженых автомобилей [6].

Средние даты начала () и конца () весенней распутицы можно рассчитать по формулам:

(1.2)

где Т₁ - дата перехода температуры воздуха через 0°C;

- скорость оттаивания грунта, см/сут;

Определяется по формуле:

, (1.3)

где Н - максимальная глубина промерзания, см;

Т₂ - количество дней с положительной температурой;

Данный район строительства относится к IV дорожно-климатической зоне (ДКЗ), согласно приложения СП 131.13330.2012 [7].

Для III - IV ДКЗ =5 см/сут.

Принимаем =5см/сут, т.к. Ростовская область относится к IV ДКЗ.

Начало весенней распутицы:

= 09.03 + =09.03+1=10.03.

Конец весенней распутицы определяется по формуле:

. (1.4)

T^в_кр= 10.03 + = 10.03 +12,6= 10.03 +13 =23.03.

Сроки весенней распутицы: с 10 марта по 23 марта.

Сроки осенней распутицы: с 6 ноября по 6 декабря.

Результатом рассмотрения климатических особенностей района строительства, в связи с производством дорожно-строительных работ, является его дорожно-климатический график (ДКГ), в верхней части которого приводятся основные климатические показатели района строительства, а в нижней календарная продолжительность отдельных дорожно-строительных работ.

Классификация дорожных работ по допускаемой температуре их производства:

0 - сосредоточенные земляные работы, разработка скального грунта, работы по строительству мостов, труб и др. сооружений (круглогодично, кроме распутицы).

I - линейные земляные работы, устройство слоев дорожной одежды из каменных материалов (температура должна быть не ниже 0°С).

II - устройство слоев дорожной одежды: из цементобетона, асфальтобетона, черного щебня, грунтов, укрепленных вяжущими, смешением в установках (весной не ниже +5°С, осенью не ниже + 10°С).

III - устройство слоев дорожной одежды из каменных материалов, укрепленных органическими вяжущими, смешением на дороге (не ниже +10°С).

IV - Устройство поверхностных обработок (не ниже +15°С).

1.5.8 Гражданский день

Гражданский день (световой день) - это часть суток, в течение которой глубина погружения солнца за горизонт не превышает 70.

С момента восхода солнца до того момента пока ого еще не опуститься ниже горизонта на 70, естественная освещенность такова, что возможно ведение дорожно-строительных работ.

Гражданские сумерки включают в себя: гражданский день и период суток между ночью и днем (серое время суток). Длительность одной смены -8,0 часов и длительность двух смен - 16,0 часов [6].

По данным светового дня строится график гражданского дня и вычисляется коэффициент сменности. Данные, по которым строится график гражданского дня (приложение В) сумерек, зависят от широты расположения района строительства.

По графику гражданского дня определяется коэффициент сменности К_см,:

K_см =, (1.5)

где: n₁, n₂ - соответственно, количество дней в месяце, с возможностью выполнения работ в одну смену и в две смены. Значение полученного коэффициента сменности варьируется от 1 до 3. В холодное время года (при пониженных температурах воздуха), работы выполняются в одну смену, К_см = 1,0.

Значения восхода и захода солнца по месяцам, для Ростовской области сведём в таблицу 1.5[13].

Таблица 1.5

Восход и заход солнца по месяцам, час

Данные таблицы 1.5 сведены в график гражданского дня (приложение В)

К_см=(7•1+30•1+31•1+30•2+16•2+15•1+31•1+30•1+31•1+5•1)/226=1,20.

1.6 Характеристика строящегося участка

Исходными данными для выполнения ППР по строительству земляного полотна автомобильной дороги являются план-схема строящейся автомобильной дороги (рис.1.1 ) и данные для строительства земляного полотна.

Протяжность строящегося участка автомобильной дороги - 15 км. Срок строительства земляного полотна составляет 1 год. Принимаем способ возведения насыпи из сосредоточенного резерва, расстояние от грунтового карьера до участка строительства автомобильной дороги составляет 9 км.

Рисунок 1.1 План-схема строящейся дороги

Грунт для возведения земляного полотна - суглинок легкий оптимальной влажности. Данный вид грунта является хорошим материалом для земляного полотна. Хорошо сопротивляются размыву и устойчивы в откосах.

В данной работе принимаем поточный способ производства работ, так как он является основным методом организации линейно - протяженного строительства, обеспечивающий непрерывное и равномерное производство. Непрерывность обеспечивается отсутствием перебоев: в поступлении материалов, в выполнении технологических процессов. Равномерность производства предусматривает сохранение постоянного объема продукции за определенные отрезки времени при постоянной потребности в кадрах и ресурсах.

Поток движется с определенной скоростью, которая исчисляется протяжением готовой дороги, заканчиваемой за смену (длиной захватки). Еще один показатель потока - его темп, который выражается в объемах земляных работ, выполняемых за одну смену.

В соответствии с заданием предусмотрено строительство автомобильной дороги II технической категории. По СП 34.13330.2012. Автомобильные дороги [7] дорога II технической категории обладает следующими техническими параметрами, приведёнными в таблице 1.6.

Таблица 1.6

Технические параметры строящегося участка

1.7 Поперечные профили земляного полотна

Поперечный профиль - изображение сечения дороги плоскостью, перпендикулярной к ее оси.

Поскольку высота насыпи 1,06 м назначаем 1 тип поперечного профиля земляного полотна с коэффициентом заложения откосов 1:4 для ? категории дороги.

Рисунок 1.2 Схема поперечного профиля насыпи земляного полотна

2. Виды и объемы работ

Рисунок 2.1 Схема к определению геометрических размеров насыпи при возведении из грунтов сосредоточенного резерва.

Н - средняя высота насыпи с учетом толщины слоев дорожной одежды, Н =1,4 м;

h_до - суммарная толщина слоев дорожной одежды,

h_до = 0,46 м;

h_рс - толщина растительного слоя (принимается условно равной 0,12 м).

Тогда высота насыпи без учета дорожной одежды равна:

h_н = 1,4 - 0,46 + 0,12 = 1,06 м.

1.Объем грунта V, необходимого для отсыпки насыпи, определяется следующим выражением:

V = S • L •, (2.2)

где S - площадь поперечного сечения насыпи, м²; L - протяженность строящегося участка равная 15000 м; - коэффициент относительного уплотнения, принимается - 1,00. Требуемого коэффициента уплотнения для рабочего слоя в ? дорожно-климатической зоне равен 0,95.

Площадь поперечного сечения насыпи рассчитываются по формуле:

S ₌ • h_н,

где

В_{ср =} В+2• h_до • m= 15+2•0,46•4=18,68 м;

В_{пон =} В_ср +2• h_н • m=18,68+2•1,06•4 = 27,16 м;

S ₌ • 1,06 =24,295 м²;

2. Объем работ по срезке растительного слоя при разработке грунта в сосредоточенном резерве (м²):

S_{рс =} В_пон • L =27,16 •15000=407400 м².

При возведении насыпи из привозного грунта ширина основания насыпи В_пон одновременно является шириной полосы отвода L_по- полосы земли, занятой строящимся сооружением:

L_по= В_пон =27,16 м.

3.Объем работ по доуплотнению основания (подошвы) насыпи (м²):

V_{Д =} В_пон • L=407--400 м².

4.Объем работ по разработке и перемещению грунта(м³):

V=364--425 м³.

5.Объем работ на разравнивание равен объему грунта для отсыпки насыпи:

V_Р=V=364--425 м³.

По выполнении процесса разравнивания грунта происходит его предварительное обжатие.

6. Объем работ по уплотнению грунта ( м³):

V_упл=V=364--425 м³.

8.Отделочные работы выполняются после завершения основных работ и включают в себя планировочные работы и укрепление откосов.

1) Планировочные работы.

- Площадь планирования верха насыпи (м²):

S_n = В_ср • L =18,68 •15000=280200 м².

-Площади откосов насыпи (м²):

S_о = L•l_н =L•,

где l_н - длина откоса.

S_о =15000• = 65557,38 м².

Следует учесть, что после выполнения планировочных работ верх земляного полотна необходимо доуплотнить.

2) Укрепление откосов.

Для невысоких насыпей (высота насыпи до 3 м) разравнивание растительного грунта на откосы производится бульдозером, в этом случае объем работ (м³) определяется:

V_укр= S_рс • h_рс.

V_укр =407400 •0,12 = 48--888 м³.

Таблица 2.2

Виды и объемы работ

2.1 Определение сроков производства работ

Продолжительность строительного периода является одной из важнейших характеристик строительного производства. Как правило, для повышения ритмичности работы дорожно-строительного подразделения, проектируется круглогодичное использование материальных и человеческих ресурсов.

Сосредоточенные работы - работы, которые встречаются на отдельных участках или площадях (работы большого объема, выполняемые на коротких участках строительства).

К сосредоточенным работам можно отнести полное или частичное выторфовывание на заболоченных участках, строительство двух - или трехочковой трубы, возведение высоких насыпей, разработку глубоких выемок, постройку малых и больших мостов и т.д.

Линейные работы - работы небольших объемов на большом протяжении.

К линейным относят работы по строительству слоев дорожной одежды, отсыпку невысоких насыпей, разработка неглубоких выемок, строительство труб, устройство ограждений и дорожных знаков и т.д [6].

Определим сроки строительства участка автомобильной дороги по формуле:

Тстр=(Тк - Тв - Тм - Тр)•Ксм, (2.1)

где, Тстр - продолжительность строительного периода;

Тк - продолжительность календарного периода строительных работ, дни;

Тв - выходные (воскресенье) и праздничные дни;

Тм - простой по метеоусловиям (примерно 10% от Тк, дни );

Тр - время развертывания потока, дни;

Тр = n•2 + 3, где n - количество слоёв;

n = h/0,3 = 1,06 /0,3 = 3,53,принимаем 4 слоя;

h -высота насыпи, м;

Ксм - коэффициент сменности;

Тр = n•2 + 3=4•2+3=11 дней;

Тв = 40 дней;

Тстр = (226- 40 - 23 - 11)•1,20 = 182,4 =183 смены.

2.2 Определение параметров потока, выбор ведущей машины, подбор с става отряда машин

Организация строительства автомобильной дороги включает в себя комплекс мероприятий: определение метода строительства, определение состава бригад, расчет числа машин и их участие в процессе строительства. Одним из ее важнейших вопросов является выбор метода работ: поточного или непоточного (участкового, цикличного) [1].

Наиболее распространенным способом выполнения линейных работ является поточный, при котором подразделения строят соору- жения или элементы дороги, передвигаясь непрерывно и параллельно в технологической последовательности.

Скорость потока (м/см) и его темп (м³/см), т.е. производительность отряда в смену, находятся в прямой пропорциональной зависимости от производительности ведущей машины.

Ведущая машина выполняет операции разработки и перемещения грунта:

– экскаваторы, работающие в звене с самосвалами;

– бульдозеры;

– скреперы.

За ведущую машину принимаем строительный экскаватор ЭО-5122.

Определение основных параметров потока по возведению земляного полотна:

1. Минимальная скорость потока определяется по формуле:

L_min = L / T_стр. (2.2)

L_min= 15000/183=82 м/смену.

2. Минимальный темп потока определяется по формуле:

V_min = V / T_стр. (2.3)

V_min= 364425/183=1991,40 м³/смену.

За ведущую машину принимаем строительный экскаватор ЭО-5122.

Определяем ее производительность с помощью ЕНиРа, сборника Е2 «Земляные работы» [15].

3. Производительность ведущей машины рассчитывается:

П= , (2.4)

где П- производительность машины, м³/смену; Т_см - продолжительность смены в часах, принимаем Т_см = 8,0 ч; V_изм - единица измерителя, 100 м³; Н_вр - норма времени на единицу измерителя для выполнения конкретной операции, маш.-ч.

Группа грунта по трудности разработки, механизированным способом, по данным табл. 1 сборника Е 2 - ?.

Согласно Е2-1-9,т.3(5;а) норма времени на разработку 100 м³ грунта равна 0,69 (машиниста 6 разряда - 1 человек, помощник машиниста 5 разряда - 1 человек).

П = = 1159,42 м³/смен.

4. Сменный объем работ равен:

V_см = n•П, (2.5)

где n - количество ведущих машин в звене.

n= = 1,72; назначаем n =2.

V_см = 2•1159,42 =2318,84 м³/смен.

5. Уточненный (фактический) срок строительства определяется из выражения:

Т^ф_стр =V/V_см. (2.6)

Т^ф_стр =364425/2318,84 = 158 смен.

6. Длина захватки:

L_захв = L / Т^ф_стр. (2.7)

L_захв =15000/158= 94,94 ? 95 м/смен.

Производительность автомобилей-самосвалов П_С (т) определятся по формуле:

П_С =, (2.8)

где Т - продолжительность рабочей смены, ч; q - грузоподъемность автомобиля-самосвала, т; K - коэффициент использования автомобиля-самосвала в течение смены, К = 0,85; l - дальность возки, км; V - средняя скорость движения автомобиля по грунтовой дороге, км/ч (ориентировочно равная 30 км/ч); t-среднее время простоев автомобилей-самосвалов под погрузкой, разгрузкой и маневрированием, ч (зависит от грузоподъемности автомобиля: 8 т - 0,25 ч; 10 т - 0,30 ч; 14 т - 0,35 ч).

П_П =, (2.9)

где K - коэффициент внутрисменного использования машины, К = 0,85;Q - вместимость цистерны, Q =6 т; t₁ - время, затрачиваемое на заполнение цистерны водой из водоема насосом со скоростью 1800 л/мин (или 0,10 ч) с учетом времени, затрачиваемого на присоединение и отсоединение шланга (0,06 ч),t₁ = 0,16 ч; t₂ - время, затрачиваемое на слив (или розлив) воды, t₂ =0,5 ч.

Для принятой ведущей машины назначается отряд вспомогательных машин, выполняющих следующие технологические операции:

– срезка растительного слоя - бульдозер, автогрейдер, скрепер;

– доуплотнение подошвы насыпи - каток;

– разравнивание грунта - бульдозер, автогрейдер;

– увлажнение грунта - поливомоечная машина;

– уплотнение грунта - каток;

– планировка поверхности насыпи - автогрейдер, бульдозер с откосниками, экскаватор-планировщик;

– доуплотнение верха насыпи - каток;

– укрепительные работы - поливомоечная машина, автогрейдер, экскаватор-планировщик.

Имея сменный объем V_см и производительность машины П, можно определить количество маш.-смен n, потребное для выполнения этого объема работ, которое характеризует трудоемкость процесса.

n = V / П, (2.10)

где V - объем работ; П - производительность машины.

Для каждой машины определяем коэффициент ее использования

К_исп в течение рабочей смены:

Кис = n / n_пр , (2.11)

где n_пр - принятое количество машин.

Площадь поперечного сечения насыпи по слоям равна:

1) Для первого слоя толщиной 0,3 м:

S ₌ • h_i,

где

В_пон = 27,16 м;

B₁= В_пон - 2• h₁ • m= 27,16 -2•0,3•4=24,76 м;

S_{1 =} • 0,3 =7,788 м².

2) Для второго слоя толщиной 0,3 м:

В_пон = 24,76 м;

B₂= В_пон - 2• h₂ • m= 24,76 -2•0,3•4=22,36 м;

S_{2 =} • 0,3 =7,068 м².

3) Для третьего слоя толщиной 0,3 м:

В_пон = 22,36 м;

B₃= В_пон - 2• h₃ • m= 22,36 -2•0,3•4=19,96 м;

S_{3 =} • 0,3 =6,348 м².

4) Для четвертого слоя толщиной 0,16 м:

В_пон = 19,96 м;

B₄= В_пон - 2• h₄ • m= 19,96 -2•0,16•4=18,68 м;

S_{4 =} • 0,16 = 3,0912 м².

Рисунок 2.2 Схема к определению послойных объемов земляных работ

Производим расчет послойного объема работ, производительности машин, выполняющих эти работы, их количества и коэффициентов использования в течение рабочей смены.

1)Снятие (срезка) растительного слоя за 1-2 прохода по одному следу бульдозером ДЗ-35С.

Согласно Е2-1-5(4;а) норма времени на 1000 м² очищенной поверхности равна 0,6 (машиниста 6 разряда - 1человек).

S_{рс =} В_пон • L_захв =27,16 •95 = 2580,2 м²;

П = = 13333,33 м²/смен;

n = = 0,20;

Кис = =0,20.

Принимаем 1 машину.

2)Доуплотнение основания (подошвы) насыпи прицепным катком ДУ-39А при ширине уплотняемой полосы 2,6 м, при 8 проходах по одному следу.

Согласно Е2-1-29,т.3(1,2;б) норма времени на 1000 м² уплотненной поверхности равна H_вр =1+0,17•4= 1,68 (тракторист 6 разряда - 1человек).

V_Д = В_пон • L_захв = 27,16 •95=2580,2 м²;

П = = 4761,904 м²/смен;

n = = 0,54;

Кис = =0,54.

Принимаем 1 машину.

3)Разработка грунта первого слоя одноковшовым экскаватором ЭО-5122.

Согласно Е2-1-9,т.3(5;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,69 (машиниста 6 разряда - 1 человек, помощник машиниста 5 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 7,788 •95 • 1= 739,86 м³;

П = = 1159,42 м³/смен;

n = = 0,64.

Кис = =0,64.

Принимаем 1 экскаватор.

4)Доставка грунта первого слоя к месту строительства автосамосвалом Volvo FM 6х6 грузоподъемностью 20 т (водитель категории С - 1 человек).

V = S • L •= 7,788 •95 • 1= 739,86 м³

739,86 м³ •1,7 т/м³ = 1257,762 т ;

П = = 140 т /смен;

n== 8,98

Кис = =1,0.

Принимаем 9 машин.

5)Разравнивание грунта первого слоя толщиной 0,3 м бульдозером ДЗ-35С.

Согласно Е2-1-28(6;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,38 (машиниста 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 7,788 •95 • 1= 739,86 м³;

П = = 2105,26 м³/смен;

n = = 0,35.

Кис = =0,35.

Принимаем 1 машину.

6) Уплотнение грунта первого слоя толщиной 0,3 м прицепным катком ДУ-39А при 8 проходах по одному следу.

Согласно Е2-1-29,т.2(2,4;б) норма времени на 100 м³ уплотненного слоя грунта равна H_вр =0,29+0,05•4= 0,49 (тракторист 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 7,788 •95 • 1= 739,86 м³;

П = = 1632,653 м³/смен;

n = = 0,45;

Кис = =0,45.

Принимаем 1 машину.

7) Разработка грунта второго слоя одноковшовым экскаватором ЭО-5122.

Согласно Е2-1-9,т.3(5;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,69 (машиниста 6 разряда - 1 человек, помощник машиниста 5 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 7,068 •95 • 1= 671,46 м³;

П = = 1159,42 м³/смен;

n = = 0,58;

Кис = =0,58.

Принимаем 1 экскаватор.

8)Доставка грунта второго слоя к месту строительства автосамосвалом Volvo FM 6х6 грузоподъемностью 20 т (водитель категории С - 1 человек).

V = S • L •= 7,068 • 95 • 1= 671,46 м³;

671,46 м³ • 1,7 т/м³ = 1141,482 т ;

П = = 140 т /смен;

n = =8,15 ;

Кис = =0,91.

Принимаем 9 машин.

9)Разравнивание грунта второго слоя толщиной 0,3 м бульдозером ДЗ-35С.

Согласно Е2-1-28(6;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,38 (машиниста 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 7,068 • 95 • 1= 671,46 м³;

П = = 2105,26 м³/смен;

n = = 0,32;

Кис = =0,32.

Принимаем 1 машину.

10)Уплотнение грунта второго слоя толщиной 0,3 м прицепным катком ДУ-39А при 8 проходах по одному следу.

Согласно Е2-1-29,т.2(2,4;б) норма времени на 100 м³ уплотненного слоя грунта равна H_вр =0,29+0,05•4= 0,49 (тракторист 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 7,068 • 95 • 1= 671,46 м³;

П = = 1632,653 м³/смен;

n = = 0,41;

Кис = =0,41.

Принимаем 1 каток.

11) Разработка грунта третьего слоя одноковшовым экскаватором ЭО-5122.

Согласно Е2-1-9,т.3(5;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,69 (машиниста 6 разряда - 1 человек, помощник машиниста 5 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 6,348 •95 • 1= 603,06 м³;

П = = 1159,42 м³/смен;

n = = 0,52;

Кис = =0,52.

Принимаем 1 экскаватор.

12)Доставка грунта третьего слоя к месту строительства автосамосвалом Volvo FM 6х6 грузоподъемностью 20 т (водитель категории С - 1 человек).

V = S • L •= 6,348 • 95 • 1= 603,06 м³;

603,06 м³ • 1,7 т/м³ = 1025,202 т;

П = = 140 т /смен;

n = = 7,32;

Кис = = 0,92.

Принимаем 8 машин.

13)Разравнивание грунта третьего слоя толщиной 0,3 м бульдозером ДЗ-35С.

Согласно Е2-1-28(6;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,38 (машиниста 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 6,348 •95 • 1= 603,06 м³;

П = = 2105,26 м³/смен;

n = = 0,29;

Кис = =0,29.

Принимаем 1 машину.

14)Уплотнение грунта третьего слоя толщиной 0,3 м прицепным катком ДУ-39А при 8 проходах по одному следу.

Согласно Е2-1-29,т.2(2,4;б) норма времени на 100 м³ уплотненного слоя грунта равна H_вр =0,29+0,05•4= 0,49 (тракторист 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 6,348 •95 • 1= 603,06 м³;

П = = 1632,65 м³/смен;

n = = 0,37;

Кис = =0,37.

Принимаем 1 каток.

15) Разработка грунта четвертого слоя одноковшовым экскаватором ЭО-5122.

Согласно Е2-1-9,т.3(5;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,69 (машиниста 6 разряда - 1 человек, помощник машиниста 5 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 3,0912 • 95 • 1= 293,664 м³;

П = = 1159,42 м³/смен;

n = = 0,25.

Кис = =0,25.

Принимаем 1 экскаватор.

16)Доставка грунта четвертого слоя к месту строительства автосамосвалом Volvo FM 6х6 грузоподъемностью 20 т (водитель категории С - 1 человек).

V = S • L •= 3,0912 • 95 • 1= 293,664 м³;

293,664 м³ • 1,7 т/м³ = 499,229 т ;

П = = 140 т /смен;

n = = 3,57;

Кис = =0,89.

Принимаем 4 машин.

17)Разравнивание грунта четвертого слоя толщиной 0,16 м бульдозером ДЗ-35С.

Согласно Е2-1-28(6;а) норма времени на 100 м³ грунта равна 0,38 (машиниста 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 3,0912 • 95 • 1= 293,664 м³;

П = = 2105,26 м³/смен;

n = = 0,14;

Кис = =0,14.

Принимаем 1 машину.

18)Уплотнение грунта четвертого слоя толщиной 0,16 м прицепным катком ДУ-39А при 8 проходах по одному следу.

Согласно Е2-1-29,т.2(1,3;б) норма времени на 100 м³ уплотненного слоя грунта равна H_вр =0,5+0,09•4= 0,86 (тракторист 6 разряда - 1 человек).

V = S • L •= 3,0912 • 95 • 1= 293,664 м³;

П = = 930,233 м³/смен;

n = = 0,32;

Кис = =0,32.

Принимаем 1 каток.

19) Окончательная планировка верха земляного полотна автогрейдером ДЗ-99 с приданием уклона.

Согласно Е2-1-37,т.2(2;а) норма времени на 1000 м² спланированной поверхности за 1 проход грейдера равна 0,18 (машиниста 6 разряда - 1 человек).

S_n = В_ср • L =18,68 • 95= 1774,6 м²;

П = = 44444,444 м²/смен;

n = = 0,04;

Кис = =0,04.

Принимаем 1 машину.

20) Доуплотнение верха земляного полотна прицепным катком ДУ-39А при ширине уплотняемой полосы 2,6 м, при 8 проходах по одному следу.

Согласно Е2-1-29,т.3(1,2;б) норма времени на 1000 м² уплотненной поверхности равна H_вр =1+0,17•4= 1,68 (тракторист 6 разряда - 1человек).

S_n = В_ср • L =18,68 • 95= 1774,6 м²;

П = = 4761,904 м²/смен;

n = = 0,37;

Кис = =0,37.

Принимаем 1 машину.

21)Окончательная планировка откосов автогрейдером ДЗ-99.

Согласно Е2-1-39(7;а) норма времени на 1000 м² уплотненной поверхности равна 0,38 (машинист 6 разряда - 1человек).

S_о =2•95 • = 830,394 м²;

П = = 21052,63 м²/смен;

n = = 0,04;

Кис = =0,04.

Принимаем 1 машину.

22) Укрепление откосов насыпи гидропосевом многолетних трав.

Согласно Е2-1-45 норма времени на 100 м² откоса равна 0,17 (машинист 6 разряда - 1человек).

S_о =2•95 • = 830,394 м²;

П = = 4705,88 м²/смен;

n = = 0,18;

Кис = = 0,18.

Принимаем 1 машину.

Полученные заносим в калькуляцию трудовых затрат на возведение земляного полотна (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Калькуляция трудовых затрат на возведение земляного полотна h_н = 1,06 м; L_захв = 95 м.

Формируем состав отряда машин (табл.2.4).

Таблица 2.4

Состав отряда машин

На основании калькуляции трудовых затрат составляем технологическую схему возведения насыпи земляного полотна (приложение Г).

3. Технологические процессы строительства земляного полотна

1) Снятие растительного слоя.

Почвенно растительный слой срезаем при помощи бульдозера ДЗ-35С в талом состоянии, перемещая его за границы полосы отвода. Снятие плодородного слоя почвы производим поперечным способом.Растительный грунт укладываем во временные отвалы, которые располагают вдоль краев полосы отвода так, чтобы они не мешали последующим работам [1].

2) Доуплотнение подошвы насыпи.

Для уплотнения подошвы насыпи из супеси легкой при коэффициенте уплотнения равному 1,00, принимаем пневмоколесным прицепной каток ДУ-39, который наиболее эффективен при уплотнении данного вида грунта. Укатку грунта прицепными катками выполняют по эллиптической (кольцевой) схеме (рис.4.1). Такую схему принимают на длинных захватках, равных 100 м и более.

Рисунок 4.1 Кольцевая схема уплотнения грунта

3) Разработка и перемещение грунта.

Разработку грунта производим в сосредоточенном карьере. Поскольку, высота насыпи равна 1,4 м,а дальность возки грунта составляет 9 км в качестве ведущей машины применяем одноковшовый экскаватор ЭО-5122 оборудованный обратной лопатой с вместимостью ковша 1,6 м³.

Разработку грунта экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, производят при их стоянке по верху разрабатываемой площадки. Разработку грунта осуществляют с погрузкой его в транспортные средства (автомобили-самосвалы). Первую проходку выполняют лобовыми проходками, а остальные - боковыми.

Выбор грузоподъемности автомобиля-самосвала зависит от вместимости ковша экскаватора и дальности перемещения грунта,принимаем автосамосвал Volvo FL 66х4 грузоподъемностью 18 т. Выбираем кольцевую схему движение автосамосвалов при выгрузке грунтов(рис.4.2). Данную схему движения применяют при передвижении транспорта по отсыпанному слою в одном направлении: от карьера с грузом, а обратно - за пределами насыпи. Для этого на насыпи выполняют временный съезд. Фронт отсыпки насыпи при кольцевой езде перемещается в направлении движения груженых автомобилей от карьера[1].

Рисунок 4.2 Технология отсыпки насыпи автосамосвалами при кольцевой схеме движения

4) Уплотнение грунта.

Отсыпка насыпи выполняется послойно. Толщина слоев насыпи определяется возможностями уплотняющей машины. Грунт уплотняем слоями, последовательными круговыми проходами прицепного катка на пневмошинах ДУ-39А по всей ширине насыпи за восемь проходов по одному следу.

Уплотнять грунт следует при оптимальной влажности. Допускаемые отклонения: ±10 % -для связных грунтов.

Грунт оптимальной влажности в каждом технологическом слое следует уплотнять сразу после процессов его отсыпки и разравнивания.При уплотнении грунта насыпи первые проходы катка выполняются с перекрытием следа на 1/3 ширины вальца. При выполнении следующих проходов катка допускается перекрытие предыдущего следа на 20-30 см;

При использовании катков на пневматических шинах первые проходы выполняют при пониженном давлении в шинах (0,2...0,3 МПа), постепенно увеличивая его до расчетного значения к концу процесса укатки (0,5...0,8 МПа). Уменьшение давления в шинах позволяет увеличить площадь контакта катка с грунтом, а следовательно, давление на грунт является минимальным.

5) Планировка поверхностей.

Верх земляного полотна планируют автогрейдером, совершающим рабочие проходы в двух направлениях.

Перед началом планировки необходимо проверить и восстановить положение оси и бровок земляного полотна в плане на прямых, переходных и основных кривых, а также в продольном профиле.

Верх земляного полотна планируют последовательными проходами автогрейдера, начиная от краев, с последовательным смещением к середине и перекрытием предыдущего следа на 0,3 - 0,5 м [16].

Перед началом планировки автогрейдером производят грубую планировку короткими проходами - срезают грунт в отдельных местах, наиболее отличающихся по своим отметкам от проектных. В процессе выполнения должна быть проведена срезка бугров и выравнивание впадин, лишний грунт передвинут к оси земляного полотна. После этого производят общую планировку сквозными проходками автогрейдера по всей длине захватки.

Автогрейдер устанавливают так, чтобы заднее колесо находилось на расстоянии 80 - 100 см от бровки полотна. Отвал устанавливают в рабочее положение с одновременным смещением к бровке земляного полотна на 80 - 100 см.

Работу выполняют на первой скорости, срезая грунт отвалом, установленным в плане под углом 45° - 70° к оси насыпи.

Рисунок 4.3 Схема планировка поверхности земляного полотна автогрейдером

6) Планировка откосов.

Откосы насыпей высотой до 2 м планируют автогрейдером при крутизне откосов 1: 3 -- 1: 4. В начале откосы отделывают у верхних бровок, устанавливая нож автогрейдера под углом 50--55° к направлению движения. Требуется всего один-два прохода. Если откосы широкие, автогрейдер планирует оставшуюся их часть при проходах у нижних бровок [17].

7) Укрепление откосов насыпи гидропосевом многолетних трав.

Укрепление откосов земляных сооружений способом гидропосева многолетних трав гидросеялкой с цистерной вместимостью 5 м, смонтированной на базе поливомоечной машины ПМ-130Б на откосах длиной до 20 м.

Гидросеялку заправляют на специально организованной базе. Для этого в цистерну закачивают воду, загружают мульчирующие материалы (опилки, торфяная крошка), удобрения и семена в определенном соотношении, затем закачивают битумную или латексную эмульсию или СКОП при помощи фекального насоса.

После загрузки всех материалов рабочую смесь тщательно перемешивают, выключают мешалку и отправляют на место посева.

4. Контроль качества производства

Для качественного ведения работ в строительных организациях должны систематически разрабатываться организационные, технические и экономические мероприятия, направленные на повышение уровня качества строительства за счет улучшения работы исполните- лей, повышения их квалификации, совершенствования оборудования и инструмента, улучшения лабораторных и геодезических служб [1].

Производственный контроль - контроль соответствия выпол-няемых работ проектной документации и требованиям технических регламентов, проводимый в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта автомобильной дороги.