Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологические решения по устройству котлована

1. Описание подготовительных работ, которые должны быть выполнены до начала разработки котлована

До начала земляных работ на строительной площадке, предусматриваются следующие первоочередные подготовительные работы:

§ создание опорной геодезической основы;

§ пересадка зеленых насаждений в охранную зону;

§ отвод поверхностных и грунтовых вод;

§ вынесение существующих инженерных сетей с пятна застройки;

§ перенос линии связей и электропередачи;

§ прокладка временных коммуникаций;

§ устройство площадок для стоянки строительных машин;

§ устройство временных бытовых помещений;

§ удаление камней;

§ удаление растительного слоя;

§ выравнивание поверхности;

§ ограждение строительной площадки.

2. Определение объема котлована, объемов растительного слоя грунта, вывозимого в отвал (закрытого и открытого котлованов)

Разрабатываемый котлован в плане имеет прямоугольную форму.

Схему котлована см. Приложение 1.

Объем котлована можно вычислить по формуле:

, где

H - глубина котлована;

a - ширина нижнего основания котлована;

a₁ - ширина верхнего основания котлована;

b - длина нижнего основания котлована;

b₁ - длина верхнего основания котлована.

Ширину и длину котлована поверху, определяем по формуле:

;

, где

m - величина заложения откосов, зависящий от рода и вида грунта, от степени его водонасыщения и от глубины в соответствии с таблицей 1 [1].

Для песка принимаем m=1,1.

;

.

Схему разрабатываемого котлована см. рис. 1.

.

Для определения объем растительного слоя воспользуемся формулой:

, где

h_р.с. - высота растительного слоя грунта;

h_Р.С.=0,4 м.

.

Объем грунта подлежащий разработке V_р можно определить как разность объемов всего котлована V_с и растительного слоя над котлованом V_р.с.:

;

.

3. Выбор машины для снятия растительного слоя, определение её производительности и схемы работы

В данной работе разрабатываемый растительный слой отсыпается в кавальеры, оси которых расположены на расстоянии 10 м от границы котлована.

По таблице 7 [2] принимаем коэффициент разрыхления грунта К_р=1,1.

В связи с малым расстоянием транспортировки разрабатываемого грунта (10 м), для разработки растительного слоя используем бульдозер. Выбор бульдозера зависит от геометрических размеров котлована. В соответствии с рекомендациями [2] по выбору бульдозера в данной работе, для снятия растительного слоя, применяем бульдозер марки ДЗ-28.

Таблица 1. Технические характеристики бульдозера марки ДЗ-28

Наибольшее тяговое усилие, тс	10
Объем грунтовой призмы q для несвязного грунта, м3	1,5
Продолжительность набора в призму грунта I категории tкоп, с	4,2
Скорость перемещения, км/ч:
При копании грунта	2,4
При транспортировке и раскладке грунта	6,4
При холостом пробеге	10,0
Размер отвала, м
Длина	3,9
Высота	1,0

Разработку грунта осуществляем челночным способом, от края котлована к оси кавальера, условно разделяя растительный слой котлована на две половины. При необходимости ускорения работ можно задействовать два бульдозера, работающих по такой же схеме.

Схему движения бульдозера при разработке растительного слоя и расположения кавальеров (план) см. Приложение 2.

Эксплуатационная производительность бульдозера определяется с помощью следующей формулы:

, где

q_ц - объем грунтовой призмы перед отвалом бульдозера на конечной стадии копания копания, м³;

q =1,5 м³(см. табл. 1);

t_ц - длительность рабочего цикла бульдозера, с.;

К_п - коэффициент потерь грунта при движении бульдозера;

К_р - коэффициент разрыхления грунта;

К_р=1,10;

К_в - коэффициент использования рабочего времени, К_В=0,8.

Длительность рабочего цикла бульдозера может быть определена по формуле:

, где

t_коп - длительность операции копания-набора грунта в призму, с (см. табл. 1);

t_тр - длительность транспортировки грунтовой призмы, с;

t_р - длительность раскладки грунта, с;

t_хол - длительность холостого хода, с;

t_доп - дополнительное время, с.

t_коп=4,2 с.

, где

L_тр - длина пути бульдозера при транспортировке;

, где

с - расстояние от оси кавальера до края котлована, С=10 м;

;

V_тр - скорость перемещения бульдозера при транспортировки

V_тр= 6,4 км/ч = 1,78 м/с;

.

, где

L_р - длина пути бульдозера при раскладке грунта;

, где

С_р =0,4 м - толщина раскладки (соответствует толщине растительного слоя);

В-длина отвала (см. табл. 1);

B=3,9 м;

;

q =1,6 м³(см. табл. 1);

;

V_р - скорость перемещения бульдозера при раскладки грунта;

V_р= V_тр = 1,78 м/с;

.

, где

V_хол - скорость перемещения бульдозера при холостом ходе (см. табл. 1);

V_хол=10,0 км/ч=2,8 м/с;

;

;

.

t_доп= 10 с.

Получаем:

.

Эксплуатационная производительность бульдозера ДЗ-28:

.

4. Выбор экскаватора «обратная лопата» для разработки глухого котлована, расчет забоев, определение его производительности

котлован отвал экскаватор разработка

Разработка котлована ведется с помощью экскаватора «обратная лопата».

После удаления растительного слоя глубина разрабатываемого грунта составит:

, где

H_рс - толщина растительного слоя грунта, h_рс=0,4 м;

.

Пересчитывает ширину котлована поверху:

;

Для обеспечения безопасности и высокой производительности марку экскаватора выбираем из условия:

, где

- коэффициент высоты забоя экскаватора обратная лопата принимается по табл. 3 [1];

=0,7;

;

Таблица 2. Характеристики экскаватора ЭО-5122

Объем ковша q, м3	1,6
Наибольшая глубина копания Нкоп max, м	8,0
Наибольший радиус копания Rкоп_max, м	11,3
Продолжительность цикла tц, с	25
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки Rвыг, м	8,2

Разработка котлована начинается с разработки пионерной траншеи, приходящей по центру котлована.

Как правило принимают b_пт=(1,5ч2,0) м.

b_пт=2,0 м.

Ширина пионерной траншеи поверху В_пт определяется по формуле:

;

.

Пионерная траншея проходится лобовым забоем. Дальнейшая разработка ведется боковыми проходками. Ширина для всех боковых забоев принимается одинаковой.

Максимальная ширина бокового забоя определяется по формуле:

;

.

Количество боковых забоев определяем по зависимости:

;

.

Принимается n_бз=2.

Пересчитываем ширину бокового забоя:

;

.

Схему разработки котлована экскаватором «обратная лопата» см. Приложение 3

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле:

, где

q_ц - объем ковша экскаватора;

q_ц =1,6 м³;

t_ц - длительность рабочего цикла экскаватора, принимается табл. 2;

К_н - коэффициент наполнения ковша экскаватора, принимаем из [2] табл. 6: К_н=1;

К_р - коэффициент разрыхления грунта, принимаем из [2] табл. 7;

К_р=1,1;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

К_в=0,8.

Подставив в формулу все принятые значения коэффициентов, получим эксплуатационную производительность экскаватора:

.

5. Выбор экскаватора «прямая лопата» для разработки открытого котлована, расчет забоев, определение его производительности

Разработка открытого котлована ведется с помощью экскаватора «прямая лопата».

Котлован разрабатывается в следующей последовательности:

а) устройство наклонного входа в котлован;

б) разработка пионерной траншеи;

в) разработка боковых забоев.

Устройство наклонного входа в котлован:

Определяем длину наклонного входа в котлован:

, где

i - уклон входа в котлован;

i=10%;

.

Ширину наклонного въезда в котлован принимаем равной ширине пионерной траншеи, определяемой далее, которая является продолжением входа в котлован. Объем разработки входа в котлован учитываем при составлении графика производства работ экскаватора.

Для облегчения маневрирования и установки автосамосвалов под погрузку, пионерную траншею разрабатываем нормальным забоем.

Размер меньшей стороны котлована поверху определяем как:

, где

m' - коэффициент заложения откоса котлована;

m'=1,1;

.

Наибольшая высота копания определяется по формуле:

, где

- коэффициент высоты забоя экскаватора прямая лопата принимается по табл. 3 [1];

=1,1;

.

По требуемой величине Н_коп.max по табл. 2 приложения [1] выбираем экскаватор марки ЭО-3122.

Таблица 3. Характеристики экскаватора ЭО-3122.

Объем ковша q, м3	0,65
Наибольшая высота копания Нкоп max, м	7,3
Наибольший радиус копания Rкоп_max, м	6,8
Радиус копания на уровне стоянки Rст, м	3,4
Продолжительность цикла tц, с	14
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки Rвыг, м	4,6

Определяем размеры пионерной траншеи:

;

, где

b_пт - ширина пионерной траншеи понизу;

В_пт - ширина пионерной траншеи поверху;

;

.

Определение объёма наклонного въезда в котлован.

Объём наклонного въезда в котлован определяется по следующей формуле:

, где

- площадь поперечного сечения середины въезда;

- длина въезда.

;

.

Таким образом, объём наклонного въезда в котлован равен:

.

Основные характеристики забоев:

Расстояние от оси движения экскаватора до бровки откоса забоя для несвязного грунта:

;

.

Расстояние от оси движения экскаватора до подошвы откоса забоя:

;

.

Ширина бокового забоя поверху:

.

Ширина ленты (ширина забоя понизу):

;

.

Количество боковых забоев определяется по формуле:

;

.

Принимается n_бз=6.

Пересчитываем ширину бокового забоя поверху:

;

.

Пересчитываем ширину бокового забоя понизу:

;

.

Схему разработки котлована экскаватором «прямая лопата» см.

Приложение 4.

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле:

, где

q_ц - объем ковша экскаватора;

q =0,65 м³;

t_ц - длительность рабочего цикла экскаватора (см. табл. 3);

К_н - коэффициент наполнения ковша экскаватора, принимаем по табл. 6 в [2];

К_н=1;

К_р - коэффициент разрыхления грунта, принимаем из табл. 7 в [2];

К_р=1,1;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

К_В=0,8.

.

6. Определение количества автосамосвалов для обеспечения работы экскаваторов «обратная и прямая лопата»

В данной работе для перевозки разрабатываемого экскаваторами грунта используются автосамосвалы (а/с). Это связано с большим расстоянием в 1,6 км транспортировки грунта до отвала.

Для экскаватора «обратная лопата»:

По табл. 17 [2] исходя из того, что расстояние транспортирования грунта 1,6 км и вместимость ковша экскаватора q=1,6 м³.

Назначаем грузоподъемность а/с: q=12,0 т.

По табл. 3 в [1] выбирается автосамосвал марки КраЗ-256Б.

Характеристики данного автосамосвала приведены в таблице 4.

Таблица 4. Характеристики КраЗ-256Б

Грузоподъемность, т	12,0
Погрузочная высота, м	2,4
Габариты, м - длина - ширина - высота	8,1 2,7 2,9
Полная масса, т	23,2

Объем грунта в кузове автосамосвала q=8,9 м³ (для грунта I категории принимаем по табл. 13 [2]).

Производительность автосамосвала определяется по следующей формуле:

, где

q - объем грунта в кузове автосамосвала, м³;

t_ц - длительность рабочего цикла автосамосвала, с;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

Длительность цикла автосамосвала t_ц определяется по формуле:

, где

t_м, t_п, t_р, t_гх, t_пх - продолжительность операций;

Продолжительность маневрирования при погрузке и продолжительность разгрузки с соответствующим маневрированием (t_м+ t_р) для автосамосвала марки КраЗ-256Б грузоподъемностью 12,0 т принимается по рекомендациям [2].

.

Длительность погрузки грунта (t_п) I категории в автосамосвал с использованием экскаватора марки ЭО-5122, объем ковша которого равен 1,6 м³, принимается по табл. 15 [2].

t_п=2,9 мин.

Продолжительность соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода, (t_гх, t_пх) при движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе, принимается:

, где

L - расстояние между пунктами погрузки и разгрузки;

L=1,6 км;

V_ср - средняя скорость передвижения автосамосвалов.

Для асфальтных дорог при дальности перевозки равной 16 км средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов V_ср принимается по табл. 16 [2].

V_ср=31 км/ч=0,517 км/мин.

;

Тогда:

.

Коэффициент использования рабочего времени автотранспорта в течение смены примем по [2];

К_в=0,9.

Подставляя все полученные величины в формулу, получаем:

.

Для обеспечения непрерывной работы экскаватора марки ЭО-5122 необходимо соблюдение соотношения:

, где

N_а/с - количество автосамосвалов;

П^э_а/с и П^э_экс - часовые эксплуатационные производительности одного автосамосвала и экскаватора.

Требуемое количество автосамосвалов N_а/с составит:

;

Принимается количество автосамосвалов марки КраЗ-256Б равное 4.

Для экскаватора прямая лопата:

По табл. 17 [2] исходя из того, что расстояние транспортирования грунта 1,6 км и вместимость ковша экскаватора q=0,65 м³.

Назначаем грузоподъемность а/с: q=8,0 т.

По табл. 3 в [1] выбирается автосамосвал марки МАЗ-503А.

Характеристики данного автосамосвала приведены в таблице 5.

Таблица 5. Характеристики МАЗ-503А

Грузоподъемность, т	8,0
Погрузочная высота, м	2,4
Габариты, м - длина - ширина - высота	5,8 2,5 3,3
Полная масса, т	15,4

Объем грунта в кузове автосамосвала q=5,9 м³ (для грунта I категории принимаем по табл. 13 [2]).

Продолжительность маневрирования при погрузке и продолжительность разгрузки с соответствующим маневрированием (t_м+ t_р) для автосамосвала марки МАЗ-503А грузоподъемностью 8,0т принимается по рекомендациям [2].

.

Длительность погрузки грунта (t_п) I категории в автосамосвал с использованием экскаватора марки ЭО-3122, объем ковша которого равен 0,65 м³, принимается по табл. 15 [2].

t_п=3,6 мин.

Продолжительность соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода, (t_гх, t_пх) при движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе, принимается:

, где

L - расстояние между пунктами погрузки и разгрузки;

L=1,6 км;

V_ср - средняя скорость передвижения автосамосвалов.

Для асфальтных дорог при дальности перевозки равной 1,6 км средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов V_ср принимается по табл. 16 [2].

V_ср=31 км/ч=0,517 км/мин.

;

Тогда:

.

Коэффициент использования рабочего времени автотранспорта в течение смены примем по [2];

К_в=0,9.

Подставляя все полученные величины в формулу, получаем:

.

Для обеспечения непрерывной работы экскаватора марки ЭО-3122 необходимо соблюдение соотношения:

, где

N_а/с - количество автосамосвалов;

П^э_а/с и П^э_экс - часовые эксплуатационные производительности одного автосамосвала и экскаватора.

Требуемое количество автосамосвалов N_а/с составит:

;

Принимается количество автосамосвалов марки МАЗ-503А равное 5.

7. Выбор машины для планировки дна котлована и определение её производительности

Планировка дна котлована осуществляется с помощью бульдозера. Бульдозер используется той же марки, что и при снятии растительного слоя ДЗ-28, с тяговым усилием 10 тс. Характеристики данного бульдозера приведены в табл. 1. При планировке бульдозер перемещается поступательно челночно (вперёд - рабочий ход, назад - холостой ход).

Эксплуатационная производительность бульдозера на планировочных работах определяется по формуле:

, где

t_ц - длительность рабочего цикла бульдозера, с;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

К_в=0,8;

F - площадь, планируемая за один проход бульдозера, определяемая по формуле:

, где

L - длина гона (захватки) - длина дна котлована;

L=b=80 м;

В-длина отвала бульдозера;

В=3,9 м;

b' - перекрытие захваток (полос при планировке) и уменьшение хода из-за перекоса отвала;

b'=0,5 м.

.

Определяем длительность цикла по формуле:

, где

V_ср - средняя скорость бульдозера при транспортировке и раскладке грунта, принимается по табл. 1.

V_ср=6,4 км/ч.

Тогда длительность цикла равна:

;

Тогда эксплуатационная производительность бульдозера:

.

8. Выбор машины для уплотнения дна котлована и определение её производительности

Дно котлована представляет собой слой песка - несвязного грунта. Для уплотнения несвязного грунта (песок) используем вибрационный самоходный каток марки ДУ-25.

Таблица 6. Технические характеристики вибрационного катка ДУ - 25

Тип катка	Самох.
Толщина уплотняемого слоя, см	30
Ширина уплотняемой полосы, см	100
Скорость движения, км/ч	1,8; 6,6
Количество проходов по одному следу	3…6
Масса, т.	4,3

Для определения производительности катка используем следующую формулу:

, где

V_ср - средняя скорость движения катка при уплотнении, принимаем по табл. 6;

V_ср=5,0 км/ч;

В-ширина полосы укатки (см. табл. 6);

b'' - перекрытие полос при уплотнении принимается по рекомендациям [1];

b''=0,2 м;

n - количество проходов по одному следу (см. табл. 6);

n=5;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

К_в=0,85.

Тогда эксплуатационная производительность катка равна:

.

9. Разработка графика производства работ по устройству глухого котлована

Календарный график выполняется в табличной форме. На календарном графике для каждого вида работ указаны следующие величины:

§ Наименование работ;

§ Объем работ;

§ Используемые в данной работе машины и их количество;

§ Количество машино-смен;

§ Рабочие дни, каждый рабочий день на графике должен состоять из принятого количества рабочих смен (2).

Ориентировочный срок выполнения работ 1 месяц, при двухсменной работе продолжительностью 8 ч в сутки и пятидневной рабочей недели.

Формула для определения кол-ва машино-смен, необходимых для выполнения определенной работы имеет вид:

, где

V - объём данного вида работ;

П^э_см - эксплуатационная сменная производительность машины;

, где

К - продолжительность смены;

К =8 ч;

П^э_ч - часовая эксплуатационная производительность машины.

Таблица 7. Определение количества машино-смен

Вид работ	Объем работ, м3	Часовая эксплуатационная производительность, м3/ч	Сменная эксплуатационная производительность, м3/см	Расчетное количество машин	Количество машино-смен
Снятие растительного слоя	1610,5	101,94	815.5	1,97	2
Разработка грунта котлована экскаватором «обратная / прямая лопата»	17493,98	167,56	1340,48	13,38	14
	17493,98	121,56	972,48	18,45	19
Транспортировка грунта самосвалами для обеспечения экскаватора «обратная / прямая лопата»	-	Количество машин 4	-	-	56
		Количество машин 5	-	-	95
Планировка дна котлована	2400	870,4	6963,2	0,34	1
Уплотнение дна котлована	720	204	1632	0,44	1

1) Снятие растительного слоя

Сменная производительность бульдозера при снятии растительного:

.

Определение количества машино-смен бульдозера при снятии растительного слоя:

, где

V_рс. - объем растительного слоя;

V_Р.С.=1610,5 м³;

маш-см.

Окончательно принимаем для снятия растительного слоя котлована одним бульдозером ДЗ-28 2 машино-смены.

2) Разработка грунта котлована экскаватором «обратная лопата»

Определяем сменную производительность экскаватора прямая лопата по формуле:

.

V_р - объём, подлежащий разработке;

V_р=м³.

Определяем количество машино-смен экскаватора:

маш-см.

Для разработки грунта котлована одним экскаватором ЭО-5122 с «обратной лопатой» необходимо 14 машино-смен.

3) Разработка грунта котлована экскаватором «прямая лопата»

Определяем сменную производительность экскаватора прямая лопата по формуле:

.

V_р - объём, подлежащий разработке;

V_р=м³.

Определяем количество машино-смен экскаватора:

маш-см.

Для разработки грунта котлована одним экскаватором ЭО-3122 с «прямой лопатой» необходимо 19 машино-смен.

4) Транспортировка грунта автосамосвалами для обеспечения экскаватора «обратная лопата»

Определяем общее количество машино-смен автосамосвалов:

, где

N_ас - количество автосамосвалов;

N_ас=4;

N^Э_маш-см - количество машино-смен экскаватора;

N^Э_маш-см=14 маш-см;

Тогда:

маш-см.

Для транспортировки грунта пятью автосамосвалами КраЗ-256Б необходимо 56 машино-смен.

5) Транспортировка грунта автосамосвалами для обеспечения экскаватора «прямая лопата»

Определяем общее количество машино-смен автосамосвалов:

, где

N_ас - количество автосамосвалов;

N_ас=6;

N^Э_маш-см - количество машино-смен экскаватора;

N^Э_маш-см=16 маш-см;

Тогда:

маш-см.

Для транспортировки грунта пятью автосамосвалами МАЗ-503А необходимо 95 машино-смен.

6) Планировка дна котлована

Определяем сменную производительность бульдозера при планировке:

.

Определяем количество машино-смен бульдозера при планировке дна котлована:

, где

а и b - размеры дна котлована;

а=30 м; b=80 м;

, маш-см.

Для планировки дна котлована бульдозером ДЗ-28 необходима 1 машино-смена.

7) Уплотнение дна котлована

Определяем сменную производительность катка по формуле:

.

Определяем количество машино-смен катка по формуле:

, где

а и b - размеры дна котлована;

а=30 м; b=80 м;

h - толщина уплотняемого слоя;

h=0,3 м;

маш-см.

Для уплотнения дна котлована вибрационным самоходным катком марки ДУ-25 необходима 1 машино-смена.

Построение календарного графика производства земляных работ см. приложение табл. 1.

Список литературы

1. В.М. Галузин. Разработка котлованов в мягких грунтах. Методические указания. Кафедра технологии, организации и экономики строительства. Инженерно-строительный факультет СПбГТУ. 20 с, 7 илл.

2. В.М. Галузин, В.И. Телешев. «Выбор строительных машин для производства земляных работ». Учебное пособие. - Л.: изд. ЛПИ. 1987. - 84 с.

Размещено на Allbest.ru