Строительство земляного полотна автомобильной дороги

Для получения возможности провести оптимизацию в программе «Оптима», необходимо привести объем работ от квадратных метров к кубическим.

Рабочий орган автогрейдера при профилировании заглубляется в слой материала на = 0,1 - 0,15м, исходя из этого, вносим коррективы в минимальный сменный объем работ:

, м³/см

Для расчета выбираем 3 автогрейдера средних характеристик и принимаем из них наиболее выгодный:

1) Автогрейдер ДЗ-80 обладающий следующими характеристиками:

· Длина отвала b, м: 3,04 м

· Высота отвала h, м: 0,5 м

· Рабочая скорость , км/ч: при разравнивании - 4,8; при профилировании - 10,0;

Производительность автогрейдера при профилировании поверхности:

, м²/ч

b - длина отвала;

б - угол установки отвала в плане (в среднем б=50⁰) ;

a - величина перекрытия следа, м (a=0,5 м) ;

- длина прохода, принимается равной длине захватки, м (примем=100м);

- рабочая скорость, км/ч;

- время разворота, ч (=0,01 ч) ;

- затраты времени на переключение передач, подъем и опускание рабочего органа, ч (=0,005 ч) ;

n - число проходов по одному следу (n=3…4) ;

- коэффициент, учитывающий группу материала или грунта по трудности разработки (=0,65);

- коэффициент использования внутрисменного времени (=0,75) ;

- коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (=0,70);

м²/ч

Приводим производительность к кубическим метрам:

м³/ч

2) Автогрейдер ДЗ-180А, обладающий следующими характеристиками:

· Длина отвала b, м: 3,74;

· Высота отвала h, м: 0,62;

· Рабочая скорость , км/ч: при разравнивании -5,0; при профилировании - 12,0;

Производительность:

, м²/ч

b - длина отвала;

б - угол установки отвала в плане (в среднем б=50⁰) ;

a - величина перекрытия следа, м (a=0,5 м) ;

- длина прохода, принимается равной длине захватки, м (примем=100м);

- рабочая скорость, км/ч;

- время разворота, ч (=0,01 ч) ;

- затраты времени на переключение передач, подъем и опускание рабочего органа, ч (=0,005 ч) ;

n - число проходов по одному следу (n=3…4) ;

- коэффициент, учитывающий группу материала или грунта по трудности разработки (=0,65);

- коэффициент использования внутрисменного времени (=0,75) ;

- коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (=0,70);

м²/ч

Приводим производительность к кубическим метрам:

м³/ч

3) Автогрейдер ДЗ-98В, обладающий следующими характеристиками:

· Длина отвала b, м:4,27;

· Высота отвала h, м: 0,71;

· Рабочая скорость , км/ч: при разравнивании -5,0; при профилировании - 12,0;

Производительность:

, м²/ч

b - длина отвала;

б - угол установки отвала в плане (в среднем б=50⁰) ;

a - величина перекрытия следа, м (a=0,5 м) ;

- длина прохода, принимается равной длине захватки, м (примем=100м);

- рабочая скорость, км/ч;

- время разворота, ч (=0,01 ч) ;

- затраты времени на переключение передач, подъем и опускание рабочего органа, ч (=0,005 ч) ;

n - число проходов по одному следу (n=3…4) ;

- коэффициент, учитывающий группу материала или грунта по трудности разработки (=0,65);

- коэффициент использования внутрисменного времени (=0,75) ;

- коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (=0,70);

м²/ч

Приводим производительность к кубическим метрам:

м³/ч

Находим максимальный сменный объем для автогрейдера ДЗ-98В, имеющего самую большую производительность:

м³/см

Находим приращение:

Операция №13: Доуплотнение грунта земляного полотна. Заключительная для данного этапа строительства операция, проводится по всей ширине улицы.

Исходя из директивных сроков строительства, находим минимальный сменный объем:

м³/см

где - объем грунта насыпи, который подлежит уплотнению: по всей длине улицы - 2000м, на всю ее ширину -53,5м и на глубину =0,15

м³

Для расчета выбираем 3 катка средних характеристик и принимаем из них наиболее выгодный:

1) Каток самоходный пневмоколесный (4 + 4) ДУ - 65, обладающий следующими техническими характеристиками:

· Масса, т: 12,0;

· Ширина уплотняемой полосы b, м: 1,7;

· Рабочая скорость при уплотнении, км/ч: грунтов - 4,0; ДСМ: - 8,0 ;

· Толщина уплотняемого слоя , м: грунтов связных - 0,25; несвязных - 0,3; ДСМ укрепленных - 0,25; неукрепленных - 0,15;

Производительность катка считается по формуле:

,

где b - ширина уплотняемой полосы за один проход, м: 1,7;

a - ширина перекрытия следа, м (примем a=0,25м);

- длина прохода, м (примем =80) м;

- толщина уплотняемого слоя в плотном теле, (примем =0,15 м);

- затраты времени на переход к соседнему следу, ч (=0,005 ч);

- число проходов по одному следу, =6 (при доуплотнении необходимо принять число проходов равное 70% от числа проходов при уплотнении, данные по которому приведены в учебнике Тулаева «Строительство городских улиц и дорог», часть 1, таблица 11.3)

- рабочая скорость, =4 км/ч;

- коэффициент использования внутрисменного времени ( =0,75);

- коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной ( =0,75);

62,25 м³/ч

2). Каток самоходный пневмоколесный (4 + 4) BOMAG BW 16R, обладающий следующими техническими характеристиками:

· Масса, т: 8,0;

· Ширина уплотняемой полосы b, м: 1,98;

· Рабочая скорость при уплотнении, км/ч: грунтов - до 8,0; ДСМ: - до 12,0;

· Толщина уплотняемого слоя , м: грунтов связных - 0,15; несвязных - 0,20; ДСМ укрепленных - 0,20; неукрепленных - 0,15;

Производительность:

м³/ч

По сравнению с расчетом предыдущего катка изменятся следующие характеристики:

b - ширина уплотняемой полосы за один проход, м: 1,98;

- толщина уплотняемого слоя в плотном теле, (примем =0,15 м);

- рабочая скорость, =8,0 км/ч;

3). Каток самоходный пневмоколесный (4 + 4) HAMM GRW 10, обладающий следующими техническими характеристиками:

· Масса, т: 8,8т;

· Ширина уплотняемой полосы b, м: 1,74

· Рабочая скорость при уплотнении, км/ч: грунтов - до 14,0; ДСМ: - до 20,0;

· Толщина уплотняемого слоя , м: грунтов связных - 0,20; несвязных - 0,25; ДСМ укрепленных - 0,20; неукрепленных - 0,15;

Производительность:

157,15м³/ч

По сравнению с расчетом предыдущего катка изменятся следующие характеристики:

b - ширина уплотняемой полосы за один проход, м: 1,74;

- толщина уплотняемого слоя в плотном теле, (примем =0,15 м);

- рабочая скорость, =14,0 км/ч;

Находим максимальный сменный объем для катка самоходного пневмоколесного (4 + 4) HAMM GRW 10, имеющего самую большую производительность:

м³/см

Находим приращение:

3.4 Оптимизация сменных объемов работ на ЭВМ

Подготовка данных для расчета на ЭВМ

№ п/п	Наименование технологической операции	Объем работ	Единица измерения	Количество вариантов машин	Марка машины	Производительность машиным3 /ч	Приведенные затраты, у.е./см
4	Доуплотнение основания после снятия растительного грунта	17,43/ 35,69	м3	3	Каток пневмоколесный ДУ-65	62,25	50,02
					Каток пневм.BOMAG BW 16R	129,75	82
					Каток пневм.HAMM GRW 10	156,75	95,94
5	Разработка грунта в карьере экскаваторами*	78,36	м3	3	Экскаватор АТЭК-851	33,1	33,62
					Экскаватор ЭО-4225А	49,7	68,06
					Экскаватор R924	70	63,96
6	Транспортировка грунта автомобилем-самосвалом *	78,36	м3	3	Самосвал МАЗ - 5551	6,72	41,82
					Самосвал Камаз-65115	9,45	61,5
					Самосвал МАЗ-551603-023	11,55	70,52
7	Разравнивание грунта бульдозером, возведение насыпи*	78,36	м3	3	Бульдозер Т-4АП2	84,56	45,1
					БульдозерДЗ-186	158,86	54,12
					БульдозерТ-50.01	218,05	59,04
№ п/п	Наименование технологической операции	Объем работ	Единица измерения	Количество вариантов машин	Марка машины	Производительность машины м3 /ч	Приведенные затраты, у.е./см
8	Уплотнение грунта насыпи*	17,43	м3	3	Каток пневмоколесный ДУ-65	48,93	50,02
					Каток пневм. BOMAG BW 16R	97,31	82
					Каток пневм. HAMM GRW 10	117,34	95,94
9	Разработка корыта бульдозером**	83,71	м3	3	Бульдозер Т-4АП2	157,37	45,1
					Бульдозер ДЗ-186	139,64	54,12
					Бульдозер Т-50.01	254,71	59,04
10	Перемещение и разравнивание грунта на газоне и разделительной полосе**	83,71	м3	3	Бульдозер Т-4АП2	29	45,1
					БульдозерДЗ-186	53,7	54,12
					Бульдозер Т-50.01	74,76	59,04
11	Уплотнение грунта на газоне и разделительной полосе**	35,69	м3	3	Каток пневм.ДУ-65	48,93	50,02
					Каток пневм. BOMAG BW 16R	97,31	82
					Каток пневм. HAMM GRW 10	117,34	95,94

Теперь необходимо распределить операции по этапам и выбрать отряд машин для каждого:

1-й этап: Снятие и транспортировка растительного грунта.

1. Срез и перемещение растительного грунта за красные линии

2. Погрузка растительного грунта в автомобили-самосвалы

3. Транспортировка растительного грунта на место складирования.

Ведущая машина-бульдозер

2-й этап: Возведение насыпи из привозного грунта.

1. Доуплотнение основания после снятия растительного грунта

2. Разработка грунта в карьере экскаваторами*

3. Транспортировка грунта автомобилем-самосвалом *

4. Разравнивание грунта бульдозером, возведение насыпи*

5. Уплотнение грунта насыпи*

Ведущая машина-экскаватор

3-й этап: Возведение насыпи из местного грунта.

1. Доуплотнение основания после снятия растительного грунта

2. Разработка корыта бульдозером**

3. Перемещение и разравнивание грунта на газоне и разделительной полосе**

4. Уплотнение грунта на газоне и разделительной полосе**

Ведущая машина-бульдозер

4-й этап: Придание требуемого профиля насыпи, доуплотнение.

1. Профилирование поперечного профиля в красных линиях

2. Доуплотнение грунта земляного полотна

Ведущая машина-пневмокаток

Из графиков и распечаток оптимизации видно, что иногда не удается уложить все операции вместе в 8,2 часа. Поэтому следует разработать более точные графики работы, где распределение по времени идет не по захваткам, а, например, по каждой машине в отдельности. Но так как в этой курсовой такой вопрос не ставится, оставим его без ответа.

4. Контроль качества работ

В практике дорожного строительства введено три вида контроля:

· Входной контроль (связан с проверкой качества проектно-сметной документации)

Выполняется на начальной стадии строительства строительной организацией, включает в себя контроль строительных материалов лабораторной службой.

Серьезнейшему контролю должен подвергаться песок, как один из основных строительных материалов, у песков определяются:

1. Коэффициент фильтрации (1 контрольная проба на 500 кубометров)

2. Модуль упругости

3. Грансостав

В итоге лаборатория дает заключение, можно использовать данный материал, или нельзя.

· Операционный контроль

Это основное звено в системе контроля земляного полотна. Его цель являются повышения качества сооружения зем. полотна, предупреждение брака, обнаружение и исправление дефектов, а также повышение личной ответственнгости исполнителей за выполненные работы. Ход строительных работ выполняется подрядной организацией (осуществление возлагают на производителей работ и дорожных мастеров с привлечением при необходимости строительной лаборатории и геодезической службы). Плотность и однородность грунтов контролируют в процессе производства земляных работ, пользуясь простейшими приборами операционного контроля, в частности различными пенетрометрами и зондами, а также радиоизотопными или электронными приборами, причем образцы грунта для определения их плотности, влажности и однородности отбирают с учетом коэффициента вариации и соответствующего уровня надежности a. При производстве земляных работ разрешается пробное уплотнение, когда задана технология работ со строгим соблюдением действующих требований к плотности, влажности и однородности грунтов. В этом случае число измерений может быть существенно уменьшено.

Контролю подвергаются:

1. Геометрический профиль (поперечный уклон, отметки, ширина от оси до бровки земляного полотна)

2. Физико-химический контроль (коэффициент уплотнения, влажность грунтов, прочность на разрыв геотекстиля, коэффициент фильтрации)

3. При укладке трубчатых дрен контролю подвергаются:

· Дно ровика

· Геометрические параметры ровика

· Качество стыков

· Плотность песка после засыпки и уплотнения ручными трамбовками

4. Окончательно уплотненный песчаный слой

· Приемочный контроль

К сдаче зем. полотно предъявляется полностью готовым, включая укрепление откосов и полевую часть, в пределах красных линий, приведенную в состояние, удовлетворяющее экологическим требованиям. Промежуточную приемку водоотводных, дренажных, противооползневых и т.п. обычно производят до сдачи зем. полотна. При приемочном контроле проверяется журнал ведения работ, в котором нумеруют все страницы и их количество регистрируют подписью главного инженера, составляется акт на работу и т.д. Приемк у земляного полотна и входящих в комплекс сооружений проводится на основе визуального освидетельствования в натуре, контрольных замеров, исполнительных чертежей, журнала операционного контроля качества зем. работ и спец. журналов наблюдений и лабораторных испытаний. Члены комиссии должны убедиться в качественном исполнении земляных работ строго в соответствии с проектом и действующими нормами.

Кроме того, члены комиссии проверяют качество уплотнения зем. полотна с учетом его однородности. Следует также убедиться в отсутствии местных просадок грунта, колей и переувлажнения участков. Контрольную проверку выполняют не менее чем в трех местах на каждом километре улицы и дополнительно в местах сопряжения земляного полотна с искусственными сооружениями. Образцы отбираются режущими кольцами. Значение влажности и плотности грунтов определяются в лаборатории стандартными методами.

Более оперативно проводят испытания при помощи операционных методов без отбора образцов. Так, в процессе приемки допускается пользование приборами операционного контроля земляных работ.

При испытании особенное внимание следует обратить на приборы, которыми выполняется контроль:

· Режущее кольцо

С его помощью из грунтовой толщи выбирается грунт без нарушения его структуры, и проводятся испытания стандартными способами

Коэффициент уплотнения грунта, который в верхних слоя должен быть наиболее высоким (порядка 1,0 - 0,95), определяется по формуле:

Максимальная плотность грунта находится с помощью прибора стандартного уплотнения ДОРНИИ.

· Плотность различных грунтов также можно определить статическим микрозондом РБ - 110.

Испытания проводятся трехкратно. Результаты испытаний практически не превышают 3% по сравнению с методом стандартного уплотнения ДОРНИИ. Длительность одного испытания составляет 2 мин. Разность отчетов по градуированному графику для данного грунта позволяет в течении секунд установить действительное значение К_0.

Недостаток прибора, как и всех пенетрометров, связан с необходимостью иметь на нем шкалу значений К₀ для различных грунтовых разностей, чтобы не приходилось на объектах строительства каждый раз градуировать пенетрометры или зонды.

· Для определения плотности только песчаных или гравелистых грунтов применяют динамический плотномер Д - 51, состоящий из штока, гири весом 2,5 кг и рукоятки. На площадке не менее 40*40 см измеряют показатель условного динамического сопротивления P_Д 3 -5 раз. По графику определяют факт. плотность грунта. Средняя относительная ошибка 3%, время испытания - 1,1 мин.

Плотномер динамический универсальный КП-150

· Радиоизотопные методы контроля плотности м влажности грунтов

Наибольшее распространение получил поверхностный влагомер-плотномер РВПП-1 для измерения плотности и влажности до глубины 30 см. Значение плотности определяют по изменению интенсивности гамма-излучения при прохождении его через грунт. Значение влажности определяют при помощи нейтронного метода, основанного на замедлении быстрых нейтронов ядрами водорода, содержащимися в воде. Два блока источника совмещены в одном корпусе и экранированы защитным контейнером. Погружение источников нейтронного и гамма-излучения осуществляется при помощи двух ручек. При производстве работ особое значение следует уделять радиационной безопасности.

Схема радиотопных влагомеров-плотномеров грунтов: 1- источник излучения;

2 - защитный экран; 3 - детектор импульсов; 4 - траектория частиц;

Литература:

1. Ю.М. Горячев, Г.А. Копылов, М.Г. Горячев «Строительство автомобильной дороги». - М.: 2007.

2. М.Г. Горячев, Лугов С.В «Средства дорожной механизации и расчет производительности». - М.: 2003/

3. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР, 1986.

4. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. - М, 2001.

5. Тулаев А.Я., Авсеенко А.А., Малицкий Л.С. Строительство улиц и городских дорог. Ч.1 - М.: Стройиздат, 1987.

6. Тулаев А.Я. Строительство земляного полотна городских дорог. - М.: Стройиздат,1983.