Траншейная прокладка наружного хозяйственно-питьевого трубопровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

1. Назначение трубопровода - В1

2. Материал труб - железо-бетон

3. Величина условного прохода трубы - 1000 мм

4. Грунт в районе прокладки трубопровода - песок

5. Сезон строительства - лето

6. Глубина сезонного промерзания грунта - 2,7 м

7. Длина трубопровода - 2000 м

8. Глубина залегания грунтовых вод - 2,6 м

9. Район строительства - г. Красноярск

10. Уклон трубопровода - 0,002.

1. Определение объемов земляных работ

Минимально допустимая глубина прокладки водопроводного трубопровода определяется:

Если d ? 800 мм, то h₁=H_пр+0,3 м;

Если d > 800 мм, то h₁=H_пр+0,5 м.

h₁=H_пр+0,5 м;

h₁=2,7+0,5=3,20 м.

Максимальная глубина прокладки труб в конце трубопровода определяется:

h ₂= h₁+i*L_тр;

h ₂=3,20+0,002*2000=7,20 м.

Средняя глубина прокладки труб на участке определяется:

h _ср=(h₁+ h ₂)/2;

h _ср=(3,20+7,20)/2=5,20 м.

Принимаем траншею с наклонными стенками. Ширина траншеи зависит от типа трубы.

ГОСТ 12586.0-83 железобетонные

Наружный диаметр трубы 1150 мм

Масса 1 м трубы 3550 кг

Длина 5 м

Толщина стенки 75 мм

Масса трубы 17750 кг.

Ширина траншеи по дну определяется:

Если d_нар< 500 мм, то В= d_нар+0,8 м;

Если d_нар> 500 мм, то В= d_нар+0,5 м.

В= d_нар+1 м;

В=1,15+1=2,15 м.

Коэффициент заложения откосов m принимаем в зависимости от типа грунта и глубины траншеи.

m=0,78. земляной забой монтаж трубопровод

Ширина траншеи по верху (в начале траншеи) определяется:

Е₁=В+2* m* h₁;

Е₁=2,15+2*0,78*3,20=7,14 м.

Ширина траншеи по верху (в конце траншеи) определяется:

Е₂=В+2* m* h₂;

Е₂=2,15+2*0,78*7,20=13,38 м.

Средняя ширина траншеи определяется:

Е_ср= (Е₁+ Е₂)/2;

Е_ср=(7,14+13,38)/2=10,26 м.

Объем разрабатываемого грунта при трапециидальном сечении траншеи определяется по формуле:

V=F_ср*L,

где F_ср - площадь поперечного сечения траншеи; L - длина траншеи.

F_ср= h _ср*(В+ Е_ср)/2;

F_ср=5,20*(2,15+10,26)/2=35,39м²

V=35,39*2000=70780м³.

Подбор колодца Требуемый размер рабочей камеры колодца D_к в плане равен строительная длина задвижки + 1 м.

1. Плита днища КЦД - 20:

Диаметр - 2,5 м, толщина плиты - 12 см, масса плиты - 1470 кг.

Задвижка: материал - сталь, габариты задвижки по высоте - 4,2 м, строительная длина задвижки - 1,2 м. Требуемый размер колодца:

D_к=1+1,2=2,2 м;

Фактический размер рабочей камеры колодца в плане принимаем - 2 м.

Требуемая высота рабочей камеры:

Н_р.к.^треб.=Н_{выс.зад.}+0,7=4,2+0,7=4,9 м,

где Н_{выс.зад} - высота задвижки.

2. Кольцо стеновое: КЦ - 20.

Марка колец:

КЦ 20-12 (3 шт.)

КЦ 20-9 - (1 шт.)

КЦ 20-6 - (1 шт.)

Высота горловины определяется по формуле:

h_гор=h_ср - (0,15+0,3+ h^факт_{рабоч.камеры}),

h_гор=5,2 - (0,15+0,3+5,1)=-0,35 м.

В нашем случае горловина не требуется.

3. Плита перекрытия: КЦП 1-20

Внутренний диаметр лаза 0,7 м.

Наружный диаметр 2,2 м.

Толщина плиты 0,15 м.

Расстояние между осями кольца и лаза 0,65 м

Масса 1280 кг.

4. Плита опорная КЦО - 2:

Толщина плиты 0,15 м.

Масса 800 кг.

5. Кольцо опорное КЦО - 1:

Внутренний диаметр 0,58 м.

Наружный диаметр 0,84 м.

Толщина изделия 7 см.

Масса 50 кг.

Количество колодцев определяется исходя из максимального допустимого расстояния между ними (100 м).

2000/100+1=21, принимаем 21 колодцев.

а₁ - размер котлована под колодец по низу, а₁=в₁=3,7 м.

а₂=в₂=а₁+2*m*h_ср=3,7+2*0,78*5,20=11,81 м

l₁=L-а₂*N=2000-11,81*21=1751,95 м.

Объем грунта определяется по формуле:

V=V_м+V_р,

где V_м - объем грунта, разрабатываемый механизированным способом; V_р - объем грунта, разрабатываемый вручную.

V_м= V¹_м+ V²_м,

где V¹_м - объем грунта, разрабатываемый для отрывки траншеи; V²_м - объем грунта, разрабатываемый при рытье котлована под колодцы.

V¹_м= (F_ср+ (m[(h₁-0,2)+(h₂-0,2)]²)/12)*l₁,

где l₁ - длина трубопровода без суммарной длины колодца.

l₁=L-а₂*N;

а₂=а₁+2*m*h_ср,

где а₁ - длина котлована по низу; а₂ - длина котлована по верху.

V¹_м= (35,39+ (0,78 [(3,20-0,2)+(7,20-0,2)]²)/12)*1751,95=73389,2м³.

V²_м=(h_ср[{2*а₁+а₂}*в₁+{2*а₂+а₁}*в₂]/6)*N;

V²_м=(5,20 [{2*3,7+11,81}*3,7+{2*11,81+3,7}*11,81]/6)*21=7165,9м³.

V_м=73389,2+7165,9=80555,1м³.

V_р= V¹_р+ V²_р,

где V¹_р - объём грунта, разрабатываемый при рытье недобора; V²_р - объём грунта, разрабатываемый при отрывке приямков.

V¹_р=h_нед(В*l^н₁+а₁*в₁*N),

где h_нед=0,2 м; l^н₁ - длина трубопровода без суммарной длины котлованов под колодцы по низу.

l^н₁=L-а₁*N;

l^н₁=2000-3,7*21=1922,3 м.

V¹_р=0,2 (2,15*1922,3+3,7*3,7*21)=884,01 м³.

V²_р=V_пр*N₁,

где N₁ - количество приямков.

N₁= (L-D_{р.к.внутр.}*N)/ l_тр+1;

V_пр=а*в*с,

где а, в, с - ширина, глубина, длина приямка: а=1 м, в=1,15+1=2,15 м, с=0,4 м.

V_пр=1*2,15*0,4=0,9м³

N₁= (2000-2*21)/5+1=392,6=393 приямков.

V²_р=0,9*393=353,7м³.

V_р= 884,01+353,7=1237,7м³.

V=80555,1+1237,7=81792,8м³.

2. Определение объёма земли, подлежащей вывозу в отвал за пределы строительства

Основная часть грунта, извлекаемого при разработке траншеи и котлована под колодцы, понадобится для обратной засыпки после монтажа и предварительного испытания трубопровода. Часть грунта при этом окажется лишней, так как вытиснится трубопроводом и колодцами.

Этот избыточный объем грунта подлежит вывозу в отвал за пределы строительства.

Объем грунта подлежащий вывозу в отвал за пределы строительства определяется по формуле:

V₀^в= (V_тр+V_кол)*К_пр,

где V_тр - объём грунта, вытесняемый трубопроводом; V_кол - объём грунта, вытесняемый колодцами; К_пр - коэффициент первоначального увеличения объёма грунта при рыхлении.

V_тр= [р d²_{тр. нар}*(L-D _{нар. р.к.}*N)*К_р ]/ 4,

где d_{тр. нар} - наружный диаметр трубопровода, м; К_р - коэффициент, учитывающий объем земли, вытесняемые раструбными элементами.

Полиэтилен К_р=1,13.

V_тр= [3,14*1,15²*(2000-2,2*21)*1]/4=2028,4м³.

V_кол= р D²_нар/4*h_ср*N;

V_кол= (3,14*2,2²/4)*5,20*21=414,9м³.

К_пр=1,10-1,15; принимаем 1,13.

V₀^в= (2028,4+414,9)*1,13=2760,9м³.

Таблица баланса объёма земляных масс

Вид работы	Основные параметры выемки	Объём грунта в плотном теле
	Ширина, м	Глубина, м	Длина, м	Обозначение	Количество, м
	По верху	По низу
1. Механизированные земляные работы.
1.1 Разработка траншеи	10,26	2,15	5,2	1922,3	V1м	73389,2
1.2 Разработка котлованов под колодцы	11,81	3,7	5,4	77,7	V2м	7165,9
1.3 Вывоз избыточного грунта за пределы строительства	117,49	117,49	0,2	117,49	V0м	2760,9
2. Ручные земляные работы.
2.1 Разработка недобора	2,15	2,15	0,2	2000	V1р	884,01
2.2Отрывка приямков	2,15	2,15	0,4	1	V2р	353,7
Общий объем - в т.ч механ. - в т.ч в ручную	- - -	- - -	- - -	- - -	V Vм Vр	81792,8 80555,1 1237,7

3. Предварительный выбор комплекта машин

Состав комплекта машин определяется видами работ, которые должны быть механизированы. К ним относятся: разработка грунта в траншеи и котлованов под колодцы; вывоз избыточного грунта за пределы строительства; монтаж трубопровода, колодцев и арматуры; обратная засыпка траншеи; планировка траншеи и отвалов. Ведущей машиной в комплекте является экскаватор. Марка и тип других машин подбирается в зависимости от технических характеристик экскаватора. Подбор экскаватора начинают с определения объёма его ковша.

4. Методика выбора экскаватора для отрывки траншей

1. Для отрывки траншей и котлованов применяются одноковшовые экскаваторы, оборудованные обратной лопатой или экскаваторы - драглайны.

2. Определяется рекомендуемый объем ковша экскаватора в зависимости от месячного объема механизированных земляных работ V_м^мес по справочнику.

2.1 V_м^мес =V_м/(реком. срок стр.-а). Рекомендуемый срок строительства берётся в СНиП 440-72 в зависимости от назначения трубопровода, материала трубопровода, материала труб, диаметра труб, длины трубопровода, количество смен приняты при планировании работ.

2.2 По V_м^мес по справочнику определяют объём ковша (V_к).

3. По справочнику подбирают две марки экскаваторов (с обратной лопатой) с рекомендуемым объёмом ковша и выписывают их следующие характеристики: марка, объём ковша, глубина капания, максимальный радиус резания, максимальная высота выгрузки.

4. Выполняют проверку возможности технического применения, которая заключается Н_к^др.Д.т? h₂.

4.1 Оба проходят проверку.

5.1. Сравнивают наибольшую глубину копания экскаваторов Н_к> h_2.

При не соблюдение условия делают вывод об отказе принятой марки экскаватора. Если оба экскаватора не отвечает требованию 5.1 то отказываются от обеих марок и подбирают другие марки с большей глубиной копания.

6. В зависимости от результата п 5.1.

возможны варианты.

6.1. Подходят обе марки экскаваторов окончательный выбор марки экскаватора делают на основе технико-экономического сравнения 3-х показателей.

- Продолжительность отрывки траншеи.

- Себестоимость отрывки 1м³ траншеи.

- Трудоемкость отрывки 1м³ траншеи.

6.2. Один из экскаваторов не отвечает требованию 5.1. делают вывод по возможности применение только одного типа экскаваторов.

6.3. Оба марки не отвечают условию 5.1. В результате подбирают заново 2 марки экскаваторов с достаточной глубиной капания.

Оптимальная продолжительность строительства по СН 440-72. 6 месяцев.

Месячный объем механизированных земляных работ определяется по формуле:

V_м^мес= V_м/ рекоменд. срок строительства;

V_м^мес=80555,1/ 6=13425,9 м³.

По справочнику строителя в зависимости от V_м^мес определяют объём ковша экскаватора. Принимаем V_к =0,65м³.

Технические характеристики экскаваторов

Наименование показателей	Тип экскаватора
	Обратная лопата	Драглайн
Марка экскаватора	ЭО-4121А с удлинённым рукавом	ЭО-652Б
Объем ковша Vк, м3	0,65	0,65
Наибольшая глубина копания Нк, м	7,3	5,8
Наибольшая высота выгрузки Нв, м	5,2	3,1
Наибольший радиус резания Rр, м	10,2	7,8
Наибольший радиус выгрузки Rв, м	10,2	7,8

После выбора марок, оценка технической возможности применения экскаватора.

Н_к^ол >h₂, Н_к^др >h₂ Н_к^ол=7,3 м >h₂=7,2 м - подходит только обратная лопата.

Выбор марки средств для транспортирования избыточного грунта за пределы строительства.

Для транспортирования грунта на расстояние более 0,5 км применяются автосамосвалы.

Выбор марки самосвала производится с учётом:

1. Высота борта кузова самосвала должна быть не менее чем на 0,3 м ниже наибольшей выгрузки экскаватора;

2. Вместимость кузова должна обеспечивать нагрузку не менее 3-х ковшей экскаватора.

Рекомендуемая грузоподъемность самосвала принимается по справочнику строителя в зависимости от объёма ковша экскаватора и расстояния транспортирования.

Расстояние транспортирования 2,5 км, грузоподъемность 10 т;

По справочнику подбирают марку самосвала с грузоподъемностью 10 т

КамАЗ-5511;

Высота борта кузова 2,40 м.

Количество ковшей экскаватора:

n=G/(г*V_к*К_н),

где G - грузоподъемность самосвала, 10 т; г - плотность грунта, для песка 1,2 т/м³; V_к - объём ковша; К_н - коэффициент наполнения ковша, равный 0,85.

n=10/(1,2*0,65*0,85)=15 >3.

Длительность погрузки одного самосвала определяется по формуле:

t_пог =n(/n_ц*К_т),

где n_ц - число циклов экскавации в минуту, n_ц=1; К_т - коэффициент, учитывающий условие подачи самосвала в забой, К_т = 0,85.

t_пог =15/(1*0,85)=17,65 мин.

Количество рейсов самосвала в смену:

П_р = t_см*60/(t_пог+2l/V*60+t_р+t_м);

где t_см - продолжительность смен, 8 ч; l - расстояние транспортирования, 2,5 км; V - средняя скорость движения самосвала, 20 км/ч; t_р - время разгрузки, 1 мин; t_м - длительность маневрирования машины, 3 мин.

П_р = 8*60/(17,65+2*2,5/20*60+1+3)=22 рейса.

Производительность самосвала в смену определяется по формуле:

П_а.с=(G/г)*П_р;

П_а.с=(10/1,2)*25=183,3 м³/смен.

5. Выбор механизма для обратной засыпки траншеи и ее планировки

Обратная засыпка траншеи проводится после успешных предварительных испытаний.

Для обратной засыпки используется грунт, находящийся в отвале, после засыпки производят планировку поверхности траншеи.

Для обратной засыпки целесообразно использовать бульдозеры, марка бульдозера выбирается по следующей методики: для этой операции используются средние мощности бульдозера, по справочнику строителя.

ДЗ-117 (дизельный)

Базовая машина

Т-130 М.Г.1

Продолжительность работ по обратной засыпке траншеи и отвалов.

Время работы бульдозера определяется:

Т_б=S*H_вр/1000*t_см,

где S - площадь планируемой поверхности; H_вр - норма времени на планирование единицы поверхности (1000 м²); t_см - продолжительность смены, 8 часов в день.

S=S₁+S₂,

где S₁ - площадь планировки на месте траншеи и отвала.

S₁=L*(Е_ср+в+2), м²;

S₂= V₀^в/0,2;

в=2*H_отв=2*6,2=12,4;

H_отв=vF_отв=v38,39=6,2;

F_отв=F_ср*k_пр*k=35,39*1,13*0,97=38,79;

где k_пр - коэффициент первоначального разрыхления грунта; k - коэффициент учитывающий уменьшение площади поперечного сечения отвала за счёт выгрузки избыточного грунта.

k=(V-V₀^в)/V=(81792,8-2760,9)/81792,8=0,97;

S₁=2000*(10,26+12,4+2) =49320 м;

S₂= 2760,9/0,2=13804,5 м²;

S=13804,5+49320=63124,5 м²;

Т_б=63124,5*1,2/1000*8=9,5 см.

6. Определение технико-экономических показателей для окончательного выбора комплекта машин

Окончательный выбор комплекта машин производится на основе сравнения 3-х технико-экономических показателей:

1. Продолжительность работы экскаватора по отрывки траншеи и котлованов под колодцы.

2. Себестоимость разработки 1 м³ грунта.

3. Трудоемкость разработки 1 м³ грунта, рассчитанных для двух типов экскаваторов (драглайн и обратная лопата).

Продолжительность земляных работ определяется по формуле:

Т_э=V_м/П_э,

П_э - нормативная производительность экскаватора в смену.

Н_вр1^о.л.=1,8; Н_вр2^о.л.=2,4;

где Н_вр1 ^о.л.; Н_вр2 ^о.л. - норма времени при работе экскаватора в отвал и при погрузки в транспорт.

Р - количество избыточного грунта погружаемого в транспорт в долях единицах (за единицу принят весь объем грунта разрабатываемый экскаватором).

1/V_м = Р/V₀^в => Р = V₀^в/ V_м;

Р = 2760,9/80555,1=0,03.

П_э ^о.л.=8*100 ((1-0,03)/1,8+0,03/2,4)=440;

Т_э^др=80555,1/440=183,1 смены;

?З_р=З_р*V_р=0,544*1237,7=673,31;

С_тр ^о.л.= 1,08*(8*5,33*Т_э ^о.л.+8*5,83*Т_б+8*4,6* Т_э ^о.л.)+ 1,5?З_р /V,

где З_р =0,544 руб./м³.

С_тр^др= 1,08*(8*5,33*183,1+8*5,83*9,5+8*4,6* 183,1)+ 1,5673,31 /81792,8= 0,21 руб./м³.

Трудоёмкость разработки 1 м³ грунта определяется по формуле:

М_тр^о.л. =8*(2,65+1,48+1,79)+ ?М_р /V,

где ?М_м^др - затраты труда на ручные операции; Н_вр - норма времени для разработки 1 м³ грунта вручную, Н_вр=2,6 ч:

М_тр^др=8*(2,65+1,48+1,79)+ 1113,93 /81792,8= 0,01 час/маш-час*м³;

?М_м - затраты труда по управлению и обслуживанию машин, час/маш-час:

?М_м=Н_вр*V_р=0,9*1237,7=1113,93.

Таблица технико-экономических показателей

	Комплекты машин
	Обратная лопата
1. Продолжительность разработки грунта	440
2. Себестоимость отрывки 1 м3 грунта	0,21
3. Трудоемкость разработки	0,01

Окончательный вариант комплекта машин:

КАМАЗ -55-11 Экскаватор обратная лопата

Марка ЭО-5111ЕХЛ Объем ковша 1 м³

Бульдозер Марка Д3-117 (базовая машина Т-130М.Г.1).

7. Определение размеров забоя

Площадь поперечного сечения отвала определяется по формуле:

F_от=F_ср*К_пр*К,

где К - коэффициент учитывающий уменьшение площади поперечного отвала за счет вывозки избыточного объема грунта.

К= V-V_о^В/V,

k= (81792,8-2760,9)/81792,8=0,97;

F_от=35,39*1,13*0,97=38,79.

Высота отвала определяется:

H_от=vF_от=v38,79=6,2 м при угле отвала 450.

Ширина отвала по низу:

в=2 H_от;

в=2*6,2=12,4 м.

Расстояние от бровки траншеи до основания отвала определяется:

а=h₂(1-m);

а=7,2 (1-0,78)=1,58 м.

Общая ширина забоя определяется:

А=Е_ср+а+в;

А=10,26+1,58+12,4=24,24 м.

Положение оси движения экскаватора при концевой проходке может совпасть с осью траншеи или быть смещена на некоторое расстояние в сторону отвала. Выбираем первый случай, если выполнено следующее условие:

R_в?А₁

А₁ - расстояние определяется по формуле:

А₁= (Е_ср/2)+ а+в

А₁=(2,15/2)+1,58+12,4=15,06 м.

Если это условие не выполняется, то ось движения экскаватора смещается в сторону отвала на расстояние S.

S=А₁ - R_в=15,06-10,2=4,86 м.

Необходимо соблюдать условие:

Rр? (Е_ср/2)+S.

R_р=10,2 м? (2,15/2)+4,86=5,94 м - условие выполняется.

8. Выбор кранового оборудования для монтажа трубопроводов

Для укладки труб, монтажа элементов колодца и арматуры размещенной в колодцах используют автомобильные, пневмоколесные краны.

При выборе кранового оборудования, учитывая массу самого тяжёлого элемента, и требуемый вылет стрелы крана.

Требуемая грузоподъемность крана определяется по формуле:

G=Q*K_гр,

где Q - масса самого тяжелого элемента; K_гр - коэффициент учитываю-щий массу грузовых приспособлений, K_гр принимаем 1,1.

G=5,57*1,1=6,1т.

Выбираем вариант - кран располагается ближе к бровки траншеи, а элементы за ним.

По справочнику подбираем кран по грузоподъёмности.

МКА-16

Max грузоподъемность - 16 т

Грузоподъемность при max вылете стрелы - 4 т

Вылет стрелы 4,1-21 м.

Масса базового автомобиля КРАЗ - 257.

Библиографический список

1. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации: Справочник строителя /Переливная А.К. 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1988-653 с.

2. ЕНиР: Сб. Е2. Земляные работы. Вып.1. Механизированные и ручные работы /ГОССТРОЙ СССР. - М.: Стройиздат, 1988.-224 с.

3. Городские инженерные сети и коллекторы: Учебник для вузов /Алексеев М.И., Дмитриев В.Д. и др.-М.: Стройиздат, 1990. - 384 с.

Размещено на Allbest.ru