Разработка технологии бестраншейной прокладки трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В строительстве важное значение имеет применение современных технологий, которые сокращают сроки и стоимость строительства, уменьшают долю ручного труда и повышают качество строительно-монтажных работ.

Бестраншейная (закрытая) прокладка трубопроводов является одним из эффективных способов строительства инженерных коммуникаций при их пересечении с различного рода препятствиями: автомобильными и железными дорогами, городскими улицами и т. п.

При открытом способе производства работ приходится прекращать или ограничивать движение транспорта, строить объезды, перекладывать существующие коммуникации, нарушать благоустройство территорий.

При бестраншейной прокладке трубопроводов указанные недостатки отсутствуют. Этот способ может быть эффективно использован при сооружении магистральных, разводящих и внутриквартальных инженерных сетей.

Сочетание теоретических знаний с практическими навыками обеспечивает высокое качество подготовки инженеров-строителей, занимающихся городским строительством и хозяйством.

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний студентов по двум разделам программы дисциплины «Технология и организация в городском строительстве и хозяйстве»: «Средства механизации и автоматизации строительных, ремонтных и эксплуатационных работ» и «Технологии строительных процессов», в частности, по оборудованию и технологиям для бестраншейной прокладки трубопроводов инженерных коммуникаций.

Из известных способов бестраншейной прокладки трубопроводов (прокол, продавливание, шнековое бурение, технология горизонтального направленного бурения, микротоннелирование и др.) для курсовой работы в качестве основных приняты два: прокол и продавливание (другие способы прокладки трубопроводов студенты могут использовать по индивидуальному заданию).

Прокалывание грунтового массива осуществляют трубой, снабженной глухим наконечником, который вдавливается в грунт и образует в нем скважину. При этом происходят сдвиг грунта и его уплотнение.

При продавливании труба вдавливается в грунт открытым концом, снабженным ножевым устройством. По мере вдавливания грунт из внутренней полости трубы удаляют.

Для осуществления процессов прокалывания и продавливания используют силовые установки статического или комбинированного статико-динамического действия.

Бурошнековые установки базируются на принципе устройства скважин шнековой разработкой и транспортировкой грунта - шнек передает вращающий момент от приводного узла на режущий орган и транспортирует разработанный в забое грунт в рабочий котлован.

Исходные данные

1. Условныйдиаметр рабочего трубопровода инженерной сети: 400 мм

2. Глубина заложения трубопровода: 3 м

3. Длина бестраншейного перехода: 40 м

4. Тип грунта: глина

5. Район проведения работ: Санкт-Петербург

6. Сезон проведения робот: летнее время

7. Начало проведения работ: 1 июня

8. Окончание проведения работ: по календарному графику



Выбор необходимого оборудования

1. Для начала, исходя из исходных данных, в зависимости от диаметра рабочего трубопровода инженерной сети подберем наружный диаметр трубы-кожуха, используя для подбора (таб. №2 методических указаний).

Наружный диаметр трубы-кожуха принимаем - 720 мм

2. На основании диаметра трубы-кожуха , выбираем способ бестраншейной прокладки трубопровода. Внашем случаи принимаем способ прокладки путем продавливания грунта вдоль длины перехода.

3. На основании выбранного диаметра трубы-кожуха , способа прокладкии длины перехода, с помощью графика статических сил (рис.2 методических указаний)определяем статическую вдавливающую силу необходимую для продавливания трубы-кожуха, равную 2000 кН.

4. Учитывая необходимую статическую силу, выбираем тип гидродомкрата, используя (таб. №3 методических указаний) ГД-500/600.

Таблица 1

Параметры	Ед. Изм.	Тип гидродомкрата
		ГД-500/600
Усилие, развиваемое штоком	кН	5000
Рабочее давление жидкости	МПа	39
Ход штока	мм	600
Диаметр цилиндра	мм	350
Длина цилиндра	мм	980
масса	кг	990

5. Для продавливания труб-кожухов применяют силовые установки с механизированной разработкой грунта. Силовую установку подбираем с учетом внешнего диаметра трубы-кожуха по (таб. №4 методических указаний).



Таблица 2

Показатели	Ед. Изм.	Тип установки
		В-37
Диаметр трубы-кожуха	мм	630,720,820,920,1020,1420
Предельная длина перехода	м	60
Максимальная длина секций труб- кожухов	м	12
Габаритные размеры установки: Длина Ширина Высота	мм	14160 2490 2980
Общая масс установки	кг	23000
Характер силового воздействия		Статическая сила
Механизм силового воздействия		Два гидродомкрата
Устройство для разработки грунта		Ударно-вибрационный грейфер

Определение размеров рабочего и приемного котлованов. Расчет глубина рабочего котлована

Рис.

В_шо - ширина силового оборудования равная 2490 мм

В_шп - ширина, превышающая ширину силового оборудования равная 1500 мм

L_до - длина силового оборудования равная 14160мм

L_дп - длина,превышающая длину силового оборудования равная 1000 мм

Расчет глубина приемного котлована

Глубина приемного котлована принимается такой же как и рабочего для обеспечения удобства проведения работ.соответственно Н_{кот. приемный}=4,1м

5. Расчет объёмов рабочего и приемного котлован

Рис.

Расчет объёмов рабочегокотлована



Таблица. Свойства грунтов

№ п/п	Наименование показателя	Едн. Изм.	значение
1	Группа грунта по трудности разработки: Для экскаватора Для бульдозера Разработка вручную		II I II
2	Средняя плотность в естественном залегании б	Кг/м3	1,70
3	Коэф. первонач. увеличения объёма грунта после разработки Кпр	%	20
4	Коэффициент остат. разрыхления грунта после уплотнения Кор	%	4
5	Значение естественного откоса котлована	1:m	1:0,75
6	Значение откоса насыпи	1:m1	1:1,25

с учетом растительного слоя

Расчет объёмовприемного котлована

a,b для приемного котлована примем самостоятельно с учетом удобства безопасности выполнения необходимых работ. а=4,0м в=2,5м принятые по дну котлована.

с учетом растительного слоя



Расчет объёмов земляных работ. Подсчет объёмов срезки растительного слоя

Толщину растительного слоя примем равную h=0,25 м

Площадь снимаемого растительного слоя определяем по размерам нашего сооружения по крайним осям; а=40м, в=37м,

S=35,8*64.5+11*33=2672,1м²

Подсчет объёмов кавальера и объёмов работ по обратной засыпке грунта

После отрывки котлована и установки труб-кожухов остаются пазухи, которые необходимо засыпать, так чтобы грунт пришел в естественное состояние. Но достичь этого практически невозможно даже после тщательного уплотнения.

V_п -объём пазуха, м³

V_к - объём котлована, м³

V_т - объём трубы-кожуха ,м³

V_к - объем котлована, м3

V_тр - объем труб с изоляцией, м3,

К_ор - коэффициент остаточного разрыхления



Объем грунта обратной засыпки для рабочего котлована:

Принимаем слой изоляции 3 см, тогда объем трубы:

;

для приемного котлована:

.

Объем грунта кавальеров

К_п.р - коэффициент остаточного разрыхления рабочего котлована:

для приемного котлована:

?V_кав=585,8+81,3=667,1м³

Объем грунта вывозимого с площадки

Необходимо предусмотреть транспортировку со строительной площадки объёма разработанного грунта, представляющего собой разность между объемов котлованов и обратной засыпки.



?V_выв =(V_к-V_оз)=(667,1-555,95)=111,15 м³

Объем вывозимого растительного слоя грунта

Выбор комплекта строительных машин

В комплект машин разрабатываемой технической карты на зеленные работы в общем случае входят:

1. Бульдозер -для разработки растительного слоя грунта

2. Экскаватор -для отрывки котлована

3. Бульдозер -для обратной засыпки грунта

4. Трамбовка, вибротрамбовка, виброкаток - для уплотнения грунта при обратной засыпке

5. Автосамосвалы -для перевозки грунта

Экскаватор является ведшей машиной в комплекте, поэтому подборный технический расчет следует выполнить именно при выборе этой машине.

Выбор одноковшового экскаватора с оборудованием «обратная лопата»

Для разработки траншей и котлованов глубиной до 6 метров чаще всего применяются одноковшовые экскаваторы с рабочим оборудованием «обратная лопата». При разработке котлованов объемом до 2500 м³ применяют гидравлические экскаваторы с ковшом емкостью до 1,6 м³. При выборе экскаватора учитывается также тип грунта, глубина заложения и угол откоса. По указанным характеристикам выбираем экскаватор ЭО-6122А:

· вместимость ковша 1,6 м³;

· наибольшая глубина копания 7,2 м;

· максимальный радиус копания м;

· высота оси пяты стрелы м;

· расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения м;

· расстояние от оси вращения до опоры м;

· минимальное расстояние от опоры до откоса м;

· минимальная величина шага перемещения м.

Рабочий радиус копания принимаем равным 0,95 от паспортного, т. е.

м.

Наибольший радиус копания по низу:

м.

м. - радиус стоянки

Минимальный радиус копания по низу:

м.

Шаг перемещения: м,

что удовлетворяет минимальному шагу перемещения по паспорту, следовательно, экскаватор подходит.

Наибольший радиус копания по верху:



м

Отрывка котлованов экскаватором «обратная лопата»

Минимальный радиус разгрузки грунта в кавальер

1,0 - расстояние от бровки котлована до низа кавальера

м

; b_кав=5,16 - ширина кавальера

м

м

(длина ковша)

м

экскаватор выбран правильно

Подсчет объёмов доработки грунта после работы экскаватора и зачистки грунта и уплотнение щебнем

В связи со сложной конструкцией рабочего контура и кинематикой движения ковша экскаватора в грунте не возможно точно восполнить заданные отметки дна и откоса выемки. С другой стороны, для обеспечения необходимого направления движения трубы-кожуха в процессе её прокладки требуется горизонтальное расположение её рам, укладываемых на дно рабочего котлована, поэтому осуществляют доработку дна котлована, производя его зачистку и уплотнение щебеним. Объём доработки дна котлована определяется с учётом допустимого недобора. Для гидравлического эскалатора с рабочим оборудованием «обратная лопата» и вместительностью ковша 1,5-25 м3 высота недоработки грунта = 20 см

V_дор- объём доработки, м³h_дор- высота слоя доработки а,в - размеры площади зачистки и доработки

Таблица. бульдозеры типа ДЗ-8 на базе тракторов Т-100

Тип отвала	Неповоротный
Длина отвала	3,03
Высота отвала	1,1
Управление	гидравлическое
Мощность кВт (л.с.)	79(108)
Масса бульдозера	1,58

Таблица. Кран КС-4361А

Грузоподъемность максимальная, т
на опорах	16
без опор на колёсах и в движении	9
Двигатель	СМД-14А
Мощность двигателя, л.с	75
Высота подъема крюка, мс основной стрелой	10
Наименьший радиус поворота, м	12,1
Преодолеваемый угол подъема пути (без груза)	12°
Допустимый скоростной напор ветра, кгс/м2	15
Габаритные размеры, мм:
длина	14 500
ширина	3 150
высота	3 900

Таблица. Виброкаток Д-480

Тип катка	прицепной виброкаток с самостоятельным двигателем для привода вибратора
Ширина уплотняемой полосы, м.	1,4
Толщина уплотняемого слоя, м	0,5-0,6
Марка трактора	ДТ-75
Мощность двигателя трактора, кВт (л.с.)	55 (75)
Масса катка т	3

Таблица. Автосамосвал марки КамАЗ 55111

Грузоподъёмностьт	13.00
Длина	7,63
Ширина	2,50
Высота	2,70
Вместимость кузова.м3	6,60
Радиус поворота,м	7,50
Погрузочная высота,м	2,10

Определение основных параметров технологии бестраншейной прокладки трубы-кожуха и выбор необходимого оборудования

Продавливание труб-кожухов в грунтовый массив возможно в том случае, если прикладываемое к их внешнему торцу статическое усилие, направленное вдоль оси перехода, превосходит силу сопротивления грунта внедрению трубы. Эта сила сопротивления представляет собой сумму двух сил: лобового и бокового сопротивлений. Лобовое сопротивление определяется сопротивлением выдавливания грунта концом трубы, которое зависит от угла внутреннего трения грунта и площади кольцевого сечения конца трубы.

Боковое сопротивление является силой трения, возникающей на контакте наружной поверхности трубы-кожуха и грунта. Для уменьшения бокового сопротивления между стенками скважины и трубой предусматривают образование в процессе прокладки радиального зазора. Это достигается тем, что наружный диаметр ножа устанавливают на 30 - 60 мм больше наружного диаметра трубы-кожуха. Однако, несмотря на такой прием, статическое усилие продавливания достигает значительных величин. На основе исходных данных задания определяем по опытным графикам величину статической силы, которая в данном случае составит 2000 кН. Используем для продавливания установку В-37, два гидродомкрата которой развивают суммарное усилие 3800 кН. В этом случае коэффициент запаса усилия составит 1,3. Рабочий ход штока установки В-37 составляет 1000 мм. Разработка и извлечение грунта из продавливаемой трубы-кожуха осуществляется ударно-вибрационным грейфером УВБ-9.

Таблица. Технические характеристики ударно-вибрационного грейфера УВБ-9

Показатели	Ед. изм.	Тип виброгрейфера
Диаметр труб-кожухов, из которых извлекают грунт	мм	1020, 1220, 1420
Минимальный диаметр грунтозаборника	мм	920
Общая длина виброгрейфера	мм	3000
Мощность приводного электродвигателя	кВт	22
Частота колебаний вибрационного механизма	Гц	10
Масса виброгрейфера без грунта	кг	3500

Извлечение грунта ударно-вибрационными грейферами осуществляют периодически. При этом технологический цикл работы УВБ-9 включает горизонтальную установку виброгрейфера на плите в рабочем котловане перед прокладываемой трубой-кожухом; движение виброгрейфера по трубе и внедрение в грунт при включенном ударно-вибрационном механизме; извлечение виброгрейфера из трубы тяговым усилием лебедки; перенос виброгрейфера краном к месту разгрузки в вертикальном положении; разгрузку при включенном ударно-вибрационном механизме.

В состав установки В-37 входят нажимные патрубки длиной 1 м - два, а длиной 2, 3 и 4 м - по одному.

В рабочем котловане установку В-37 монтируют автокраном грузоподъёмностью 20 т в следующей последовательности: около упорной стенки устанавливают опорный башмак, вплотную к нему размещают блок гидродомкратов, а на его опорной конструкции укрепляют раму 2-барабанной электрической лебедки, затем на дно котлована укладывают направляющие рамы.

Первую секцию продавливаемой трубы-кожуха оснащают в области ножа оттяжным блоком, центрируют и фиксируют по оси перехода двумя парами центраторов. Затем производят вдавливание трубы до тех пор, пока давление рабочей жидкости в гидросистеме не достигнет 30 Мпа. После этого отводят центраторы, убирают нажимные патрубки, устанавливают направляющую раму на плиту для размещения виброгрейфера и запускают его в работу.

Применение горизонтального ударно-вибрационного грейфера УВБ-9 позволяет повысить производительность труда при извлечении грунта из труб-кожухов по сравнению с производительностью при ручной разработке - в 3 - 5 раз.

Таблица. Результат затрат труда и машинного времени

№ п.п.

Параг. ЕНиР

Наименование работ

Объем работ

Норма времени, ч

Затраты труда, чел.-дн.

Звено по ЕНиР

Количество маш. смен

Единица измерения

Количество

рабочих

машин

рабочих

машинистов

Общая трудоемкость

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Е2-1-5

Срезка растит. слоя бульдозером ДЗ-8 на глуб. 20 см; кат. Гр. II; марка трактора Т-100

1000 м2

2,6

_

1,8

_

1,8х2,6/8

_

Машинист 6-го разряда

0,585

2

Е2-1-35

Предварительная планировка площадей бульдозером ДЗ-8 на тракторе Т-100 за один проход; рабочий ход в двух направлениях

1000 м3 за 1 проход

2,6

_

0,19

_

0,19х2,6/8

_

Машинист 6-го разряда

0,062

3

Е2-1-36

Окончательная планировка площадей бульдозерами ДЗ-8 на базе трактора Т-100; рабочий ход в одном направлении

1000 м3 за 1 проход

2,6

_

0,33

_

0,33х2,6/8

_

Машинист 6-го разряда

0,11

4

Е12-50

Погружение свай шпунтового ряда вибропогружателем ВПП-2А; сваи и вибропогружатели устанавливаются краном; длительность погружения до 10 минут

1 свая

60

2,44 (с машинистом)

_

2,44х60/8

_

18,3

Машинист крана 5 разр.-1; копровщики 5 р. -1; 4р. - 1; 3 р. - 1

4,575

5

Е2-1-13

Разработка грунта в траншеях одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой с гидравлическим приводом навылет; II группа грунта; вместимость ковша 1,6 м3

100 м3

6

_

2,4

_

2,4х6/8

1,92

Машинист 6-го разряда Помощник машиниста 5 разр.

1,8

7

Е2-1-47

Разработка немерзлого грунта в кот. и тран.х вручную (доработка и зачистка); II группа грунта с креп. стенок; глубина разрабат. слоя до 1м; пер. грунта с вык. на две стор.

1 м3

19,8

0,51

_

0,51х19,8/8

_

1,26

Землекоп 3 разр. - 1;

_

8

Е9-2-32

Устройство оснований в траншеях и котлованах; вид основания - щебеночное

1 м3

9,9

0,9

_

0,9х9,9/8

_

1,11

Монт. наружных трубоп. 3 разр .- 2;

_

9

Е9-2-10

Горизонтальное продав. стальных труб: устройство упорной стенки; 1 ряд бревен

1 упор

9

6,7

_

6,7х9/8

_

7,5

Монтаж.наружных трубоп.: 5 разр. -1;

_

8

Е9-2-10

То же: монтаж оборудования (установка В-37); котлован без распорок

1 установка

1

15

_

15х1/8

_

1,88

Монт. наружных трубоп. 6 разр. - 1;

_

9

Е9-2-10

То же: демонтаж оборудования (установка В-37); котлован без распорок

1 установка

1

9,5

_

9,5х1/8

_

1,19

То же

_

10

Е9-2-10

Продавливание стальных труб гидродомкратами с разработкой грунта; группа грунта II; диаметр трубы 1020 мм; длина перехода 40 м

1 м продавливания

40

7,8

_

7,8х40/8

_

39

Монтажники наружных труб. 5 разр. -1;

_

11

Е9-2-11

Укладка стальных труб в футляр: установка диэлектрических скользящих опор на трубы в футлярах; диаметр футляра до 1200 мм; диаметр укладываемых труб до 1000 мм

1 м футляра

40

0,33

_

0,33х40/8

_

1.65

Монтажники наружных труб. 4 разр. -1;

_

12

Е9-2-11

Укладка стальных труб в футляр диаметр укладываемых труб до 800 мм

1 м труб

40

0,87

_

0,87х40/8

_

4.35

Монт. наружн. трубопр. разр.- 2; 4

_

13

Е9-2-11

Заделка концов футляров; диаметр футляра до 1200 мм; диаметр укладываемых труб до 1000 мм

1 футляр

1

6,8

_

1х6,8/8

_

0,85

Монтажники нар.трубопр. 4 разр. -1; 3 разр. - 1

_

14

Е12-52

Выдергивание свай шпунтового ряда; кран на пневмоколесном ходу; длит.погружения сваи 10 мин.

1 свая

60

2,52 (с машинистом)

_

2,52х60/8

18,9

Маш. кран. 6 разр. - 1; копр.5 разр. -1; 4 разр. -1; 3 разр. -1

4,73

15

Е2-1-58

Засыпка грунтом траншей, пазух, котлованов и ям; немерзлый грунт IV категории; засыпка грунтом с трамбованием; толщина трамбуемого слоя до 0,3 м

1 м3

24,4

1.2

_

1.2х24,4/8

3.66

Землекоп 2 разр. - 1; 1 разр. - 1

_

16

Е2-1-34

Засыпка траншей и котлованов бульдозерами ДЗ-8 на базе трактора Т-100; II группа грунта; расстояние до 15 м

100 м3

6.67

_

1,38

_

6.67х1,38/8

1,15

Машинист 6-го разряда

1,15

17

Е2-1-32

Уплотнение грунта виброкатком Д-480; тип катка - прицепной с самостоятельным двигателем для привода вибратора на базе толщина уплотняемого слоя до 0,5 м

100 м3

6,67

_

0,09

_

0,09х6.675/8

0,07

Землекоп 3 разр. - 1; 1 разр. - 1

0,011

Рассчитаем удельную трудоемкость:

чел.-дн/п. м.; ?Q - суммарная трудоемкость (по графе 10 табл. );

L - общая длина труб кожухов, уложенных в бестраншейный переход.

Таким образом , чел.-дн./п. м.



Заключение

строительный трубопровод инженерный коммуникация

В данной курсовой работе был рассмотрен метод бестраншейной прокладки трубопроводов. На основании исходных данных (диаметр прокладываемого трубопровода 800 мм, глубина его заложения 3.4 м, длина бестраншейного перехода 40 м) и расчетов были приняты следующие решения:

· наружный диаметр трубы-кожуха 1020 мм;

· общая длина трубы кожуха 40 м;

· размеры рабочего котлована: по низу 5.5x16,160 м;

по верху 11,7x16,16 м;

· размеры приемного котлована: по низу2,5x4 м;

по верху 5,6x10,2 м;

· экскаватор типа ЭО-6122A с шагом 2,9 м;

· объемы кавальеров: для рабочего котлована 585,8 м³;

для приемного котлована 81,3 м³;

· способ бестраншейной прокладки - продавливание;

· установка В-37;

· виброгрейфер УВБ-9;

· упорная стенка из шпунтов и брусьев;

· крепление стенок шпунтами - стальные сваи 200х200 мм длиной 10 м;

· автосамосвал марки КамАЗ 55111 для вывоза в отвал растительного и выработанного грунта

· стреловой самоходный кран КС-4361А грузоподъемностью 16 тонн для монтажа оборудования и оснастки рабочего котлована, спуска в котлован секций труб;

· для срезки растительного слоя, предварительной планировки и обратной засыпки котлованов применяются бульдозеры типа ДЗ-8 на базе тракторов Т-100;

· уплотнение грунта обратной засыпки осуществляется виброкатком Д-480;

· удельная трудоемкость прокладки 1 п. м. 2,57 чел.-дн.



Список использованной литературы

1.Беляков Ю. И.. Левинзон А. Л.. Галимуллин В. А. Земляные работы. М.: Стройиздат, 1990. 270 с.

2.Разработк технологии бестраншейной прокладки трубопроводов: Метод.указания/СПбГАСУ; Сост. В. В. Верстов, Л. Д. Копанская, Г. А. Белов. СПб, 2008 г. 66 с.

3.ЕНиР. Сб. Е 9. Вып. 2. Наружные сети и сооружения/Госстрой СССР. М.: Прейскурантиздат, 1987. 95 с.

4.ЕНиР. Сб. Е 2. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы/Госстрой СССР. М.: Стройиздат. 1989. 224 с.

5.ЕНиР. Сб. Е 12. Свайные работы/Госстрой СССР. М.: Стройиздат,1983. 96 с.

Размещено на Allbest.ru