м;

Расчёт объёмов земляных масс при вертикальной планировке площадок осуществляется методом четырехугольных призм. Определяем объём земляных работ в откосах площадки. Крутизна откосов для легкого суглинка 1:0,75. Для угловых откосов:

Дополнительный объём грунта, полученный за счёт остаточного разрыхления:

, м³; (2.8)

где: V_в - объём грунта в выемке, м³;

k_ор - коэффициент остаточного разрыхления, для легкого суглинка k_ор = 5%.

м³.

Излишек грунта:

м³ (2.9)

3. Распределение объёмов земляных масс при вертикальной планировке

Для рационального выполнения планировочных работ необходимо составить план распределения земляных масс, исключающий повторные перевалы грунта и предусматривающий доставку грунта из выемки в насыпь кротчайшим путём.

В том случае, когда образовывается недостаток грунта, его нужно ввозить в пределы площадки из резервов.

Объём резерва:

м³; (3.1)

Используя план площадки и данные об объёмах грунта в квадратах, осуществляется определение расстояния перемещения грунта для каждой фигуры выемки в соответствующие фигуры насыпи. При этом пользуются правилом перемещения земляных масс в ближайшие фигуры. Расстояние перемещения измеряется в метрах между центрами тяжести соответствующих пар фигур (выемка - насыпь). Одновременно с этим определяется объём перемещаемого грунта по правилу:

перемещаемый объём грунта, если это возможно, должен полностью (V_в < V_н) или частично (V_в > V_н) укладываться в насыпь на одном направлении перемещения.

Составляем план перемещения земляных масс, таблицу шахматного баланса грунта (Приложение А). Сначала распределяем объёмы грунта неполных фигур выемки (со знаком "штрих") в неполные фигуры насыпи, а затем по очереди из всех прочих фигур выемки в фигуры насыпи. Определяется квадрат, из которого вывозится грунт в кавальер.

Среднее расстояние перемещения грунта L_ср определяется по формуле:

; (3.2)

где: V_i - объём перемещаемого грунта из выемки в насыпь на каждом i - ом направлении по шахматному балансу, м³;

l_i - расстояние i - ого перемещения i - ого объёма грунта, м;

n - число перемещений.

4. Определение объёма работ по снятию растительного слоя грунта

Объём работ: V_рас=2002000,25=10000 м³. (4.1)

Снятие растительного слоя грунта осуществляется с перемещением и укладкой его в кавальеры вдоль осей Г и Б на расстояние 30 м от них. Объём одного кавальера: 10000:2=5000 м³. Габариты кавальеров при снятии растительного слоя грунта показаны на рис. 2. Средняя длина перемещения грунта при срезке растительного слоя:

. (4.2)

Срезка растительного слоя грунта производится бульдозером. В соответствии с рекомендациями наибольшая эффективность работы бульдозера обеспечивается при перемещении грунта на расстояние 40…60 м.

В данном случае разработка растительного слоя производится с разгрузкой грунта в промежуточный вал. По мере накопления грунта вал перемещается дальше, вторым заходом непосредственно в кавальер (т.е. грунт перемещается в два приёма). Укладка грунта в кавальер производится послойно, что достигается разгрузкой грунта путём постепенного подъёма отвала.

5. Определение объёмов котлованов и траншей

Под здание грунт разрабатывается отдельными котлованами под фундаментные башмаки глубиной 2,1 м.

Габариты котлованов по низу при размерах подошвы фундаментного башмака 2,62,5 м принимается равным 2,62,5 м (СНиП III - 8 - 76). При откосе для легкого суглинка 1:0,75 размеры траншеи по верху равны 5,755,65 м. Объём грунта одной траншеи с учётом объёма добора грунта, разрабатываемого механизированным способом:

; (5.1)

где: Н - глубина котлована; a и l - длина и ширина котлована по низу; с и d - длина и ширина котлована по верху.

;

Количество котлованов равно: 76 шт. Общий объём грунта в траншеях под фундаментные башмаки с учётом объёма добора грунта, разрабатываемого механизированным способом до проектной отметки: V_к =37,46476 =2847,26 м³. В том числе объём добора грунта: V_д = 2,62,50,2576 = 123,5 м³.

6. Объём работ по обратной засыпке и вывозу излишнего грунта

Объём обратной засыпки определяют как разницу между объёмом котлована и объёмом фундаментов с учётом коэффициента остаточного разрыхления по формуле:

, (6.1)

где: V_оз - объём обратной засыпки грунта; V_к - объём котлована (траншеи); V_ф - объём фундаментов; k_ор - коэффициент остаточного разрыхления.

Объём фундаментных башмаков составляет:

V_ф = (2,62,50,7+1,71,70,7+0,90,80,6)60 =532,38 м³. (6.2)

Объём обратной засыпки фундаментов:

м³. (6.3)

Объём вывозимого грунта за пределы площадки:

V_выв = (V_к - V_оз)(1+k_пр), (6.4)

где: k_пр - первоначальное разрыхление грунта, для легкого суглинка, k_пр =20%.

V_выв = (2847,26 - 2204,647)1,2 =642,613 м³

Таблица 2. Сводная балансовая ведомость земляных масс

Таблица 3. Ведомость земляных работ

7. Выбор марок и количества машин. Технико-экономическое сравнение

Подбираем несколько возможных комплектов основных и вспомогательных машин, которые приведены в Таблице 5

Таблица 4. Характеристика вариантов комплектов основных и вспомогательных машин.

Примечание: Экскаватор ЭО - 4121 оснащён зачистным устройством конструкции института НИИ - промстрой, которое позволяет разрабатывать грунт в котлованах и траншеях с одновременной зачисткой дна земляного сооружения до проектных отметок.

Приводим технико - экономический анализ вариантов комплектов машин по одному виду работ: вертикальная планировка площадки.

Выбор наиболее целесообразного варианта производится путём технико - экономического анализа следующих показателей по каждому варианту:

- продолжительность работ в сменах;

- расчётная себестоимость выполнения единицы работ, руб ;

- затраты труда на единицу работы, чел. - смен;

- приведённые удельные затраты на единицу работ, руб.

Вертикальная планировка.

I вариант

1. Продолжительность работы:

а) бульдозера:

Продолжительность выполнения объема работ V_i i - ой землеройной машиной определяется по формуле:

, (7.1)

где: - нормативная производительность i - ой ведущей машины, выполняющей объём работ i - ого вида, (рассчитывается по ЕНиР). Нормативная сменная производительность бульдозера определяется по формуле:

, (7.2)

где: - норма времени на 100 м³ перемещения грунта на расстояние до 10 м, = 0,38 ч; - тоже, добавляемая на каждые последующие 10 м перемещения, = 0,3 ч; t_см - продолжительность одной смены, равной 8,2 ч при 5 - дневной неделе; L_ср - среднее расчётное расстояние перемещения грунта.

.

см.

б) катка:

Нормативная сменная производительность катка определяется по формуле:

, (7.3)

см.

Принимаем два бульдозера и один прицепной каток.

2. Себестоимость разработки 1 м³ грунта, руб.:

Себестоимость единицы продукции (разработки 1 м³ грунта) рассчитывается по следующей формуле:

, (7.4)

где: С_м-смi - расчётная стоимость машино - смены i - й машины, входящей в комплект, выполняющий соответственный объём работ за время Т_смi, руб, С_м-см = t_смС_м-ч ; (7.5)

n - число машин, выполняющих работы по выемке грунта в комплекте;

З_р - заработная плата рабочих, не учтённая в затратах на эксплуатацию машин, руб;

С_доп - единовременные дополнительные затраты на устройство крепления выемок, водоотвода и водоотлива, щитового настила и прочих работ, руб;

V - общий объём работ по устройству выемок всех видов рассматриваемых комплектов машин в плотном теле, м³;

1,08 - коэффициент накладных расходов на прочие прямые затраты;

1,5 - коэффициент накладных расходов на заработную плату.

Себестоимость машино - часа определяется по формуле:

, (7.6)

где: Е - единовременные затраты на перевозку машин на объект, монтаж и демонтаж, руб; А - годовые амортизационные отчисления, руб, А = А'М_i; А' - процент амортизационных отчислений, М_i - инвентарная стоимость машины, руб; С_тэ - текущие эксплуатационные расходы, Т_дир - директивное количество часов работы машин; Т_чi - продолжительность работы i - ой машины по выполнения соответствующего объёма, ч.

руб;

руб;

руб.

3. Трудоёмкость единицы продукции:

Трудоёмкость единицы продукции (разработки 1м³ грунта) рассчитывается по формуле:

; (7.7)

где: Т_м - затраты труда рабочих по управлению и обслуживанию i - ой машины в чел - ч на каждый машино-час работы (определяется по ЕНиР);

Т_р - затраты труда рабочих, занятых ручным трудом, на выполнение всех ручных процессов (не учтённых в Т_м);

Т_доп - трудозатраты на единовременные работы по обеспечению эксплуатации машин, чел - ч.

чел-ч. (7.8)

чел-ч. (7.9)

(7.10)

4. Приведенные затраты на 1 м³ грунта:

Приведённые затраты на 1 м³ разработки грунта определяются соотношением:

Э_уд = С_ед + К_удЕ_н, (7.11)

где: К_уд - удельные капитальные вложения в основные фонды, рассчитанные на единицу готового объёма работ;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности в строительстве, равный 0,12.

; (7.12)

где: П_г - годовой объём ведущей машины в комплекте, м³;

; (7.13)

П_см - сменная расчётная эксплуатационная производительность машины, учитывающая её конструктивные и эксплуатационные характеристики.

; (7.14)

где: k_в - коэффициент использования машин во времени, k_в = 0,9;

L_р - пути резания, L_р = 10 м;

L_п - пути перемещения грунта, м;

L_х - пути холостого хода, м;

₁, ₂, ₃ - скорость бульдозера при наборе, перемещении и холостом ходе, , что соответствует скоростям из I, II, III передачах тягача;

t_у - время на установку отвала (подъём и опускание), равное 0,15 мин;

t_пов - время на повороты бульдозера. Если дальность перемещения грунта менее 50 м, то возвратный путь бульдозера совершается задним ходом и вместо t_пов подставляют время на перемену направления движения (t = 0,1 мин), а вместо ₃ - скорость заднего хода тягача;

V_е - объём грунта, перемещаемого впереди отвала за один раз.

Объём призмы получения определяют по формуле:

; (7.15)

где: - коэффициент потерь грунта ( = 10,005L_п);

k_p - коэффициент разрыхления грунта, равный 1,2;

- угол естественного откоса грунта, для легкого суглинка = 30^о;

а - длина и высота отвала, м.

м³;

;

м³;

;

Э_уд = С_ед + К_удЕ_н = 0,294 + 0,0730,12 = 0,302 руб.

II вариант

1. Продолжительность работы:

а) скрепера:

;

где: - норма времени на 100 м³ грунтов (в чел. - ч) при дальности перемещения грунта до 100 м;

;

см;

б) катка:

;

см.

Принимаем два скрепера и один прицепной каток.

2. Себестоимость разработки 1 м³ грунта , руб.:

руб;

руб;

;

3. Трудоёмкость единицы продукции:

чел - ч;

чел - ч;

;

4. Приведенные затраты на 1 м³ грунта:

Расчётная сменная эксплуатационная производительность скрепера определяется по формуле:

; (7.16)

где: t_см - длительность смены, ч;

q - ёмкость ковша, м³;

k_B - коэффициент использования скрепера во времени (0,85…0,9)

k_Н - коэффициент наполнения ковша;

t_ц - продолжительность цикла, с;

t_ц = t_з + t_г + t_р + t_п + t_пов, (7.17)

t_з - время загрузки ковша;

t_г - время движения гружёного скрепера;

t_п - время движения порожнего скрепера;

t_р - время разгрузки скрепера;

t_пов - время на повороты скрепера.

Величины t_з, t_п, и t_г вычисляются по формуле:

; (7.18)

где: - длина загрузки (путь движения порожнего или гружёного скрепера); 3,6 - коэффициент перевода 1 в ;

k_у - коэффициент, учитывающий ускорение, замедление, переключение передач, подъём и опускание ковша: при загрузке k_у = 1,5; при перемещении грунта k_у = 1,25…1,05; при движении порожнего скрепера k_у = 1,5…1,1;

- скорость, устанавливается в зависимости от необходимой тяговой силы и характеристики тягача: при загрузке ковша - на I передаче; при перемещении грунта по горизонтальному участку, слабым уклонам и разрыхлённой поверхности - на III - передаче; при разгрузке - на II передаче; возврат порожняком при подъёме до 5…7% - IV.

с; с;

с;

Время разгрузки ковша определяется по формуле:

; (7.19)

где: h₁ - толщина отсыпаемого слоя, м; k_Н - коэффициент неравномерности отсыпаемой стружки - 0,7; а - ширина ножа скрепера, м;

с;

Время на повороты скрепера определяется по формуле:

; (7.20)

где: R - радиус поворота, м;

с.

; (7.21)

м³; (7.22)

; (7.23)

Э_уд = С_ед + К_удЕ_н = 0,112+ 0,1310,12 = 0,145 руб.

Результаты расчёта сводятся в табл. 5.

Таблица 5. Результаты расчёта по вертикальной планировке площадки

Вывод: Выбираем II вариант как более экономичный.

Разработка траншей

I вариант

1. Продолжительность работы:

экскаватор ЭО-4121а

Грунт разрабатывается частично в отвал y_отв и частично в транспортные средства y_тр;

(7.24)

2. Себестоимость разработки 1 м³ грунта

(расчет этого показателя, расчет трудоемкости и приведенных затрат произведен без учета затрат на автотранспорт, так как в обоих вариантах модели автомобилей-самосвалов и их количество одинаковы), руб.:

3. Трудоемкость 1 м³ грунта:

Т_мэк = 3,0·0,34+2,2·0,66=2,47 чел.-ч

4. Приведенные затраты на 1 м³ грунта:

Расчетная сменная производительность экскаватора:

(7.25)

где q - геометрическая емкость ковша, м³;

n - практическое число циклов в 1 мин.

(7.26)

t_ц - конструктивная продолжительность цикла;

к_п - коэффициент потерь на передвижку экскаватора по забою;

к_н - коэффициент наполнения ковша;

к_р - коэффициент разрыхления грунта (= 1,2);

t_см - продолжительность смены, ч.;

2 вариант

Экскаватор ЭО-4321

1. Продолжительность работы:

2. Себестоимость 1м³ грунта, руб.:

3. Трудоемкость 1м³ грунта:

Т_мэк = 1,4·0,34+1,1·0,66=1,2 чел.-ч

4. Приведенные затраты на 1 м3 грунта:

Э_уд = 0,047 + 0,086·0,12 = 0,057 р.

Таблица 6. Результаты расчета по разработке грунта в траншее