Грунтовая плотина

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования Российской Федерации

Курсовая работа

Речные гидротехнические сооружения

«Грунтовая плотина»

2010

Оглавление

1. Исходные данные по проекту

2. Подсчет объемов основных и вспомогательных работ

3. Разработка вариантов комплексной механизации производства работ

4. Разработка технологических схем

4.1 Вскрышные работы

4.2 Разработка грунта в основном и вспомогательном карьере

4.3 Определение размеров карты отсыпки грунта

4.4 Отсыпка и разравнивание грунта

4.5 Уплотнение грунта

4.6 Технология укладки грунта в зимних условия

5. Разработка календарного графика производства работ

6. Технико-экономические показатели

7. Мероприятия по технике безопасности

Литература

Приложение

карьер грунт вскрышной укладка

1. Исходные данные по проекту

1. Место строительства — город Томск, Томская область. Работа по возведению грунтовой плотины из песка с ядром из глины.

2. План участка долины реки. (рис. 1 см. Приложение)

3. Схема поперечного разреза по стволу плотины с указанием геометрических напластований пород. (рис. 2 см. Приложение)

4. Кривая связи уровней и расходов в реке при ее естественном состоянии. (рис. 2 см. Приложение)

5. Отметка дна — 313,0 м., глубина дна 315,0 м.

6. Отмепка НПУ — 330,0 м.

7. Отметка допускаемой форсировки ФУ — 322,0 м.

8. Паводковые расходы: поверочный Q — 8000 м3/с

основной Q — 6000 м3/с

9. Расход строительного паводка Q — 4000 м3/с

10. Расход водовыпуска Q — 20 м3/с

11. Расход при перекрытии русла Q — 2800 м3/с

12. Длина разгона волны L=8 км.

13. Расчетная скорость ветра V=18 м/с; 12м/с

14. Способ возведения плотины Qгэс — 3000 м3/с

Расстояние от карьера до объекта — 3,1 км.

Интенсивность отсыпки — Iотс =1,5 млн. м3/год

Климатические условия.

Климат Томской области характеризуется как континентальный с тёплым летом и холодной зимой, равномерным увлажнением, довольно резкими изменениями элементов погоды в сравнительно короткие периоды времени (за несколько дней или даже часов). Местный климат, проявляется в виде многолетних средних состояний погоды, зависит от сложной циркуляции воздушных масс над Западно-Сибирской низменностью.

Поверхность и открытость территории Томской области со всех сторон, кроме юго-востока, облегчает проникновение сюда воздушных масс Арктики, Атлантики и Средней Азии. Поэтому в циркуляционных процессах над Западной Сибирью во все времена года участвуют арктические и умеренные воздушные массы, а летом также и тропические. Воздушные массы переносятся в системе циклонов и антициклонов, что приводит к неустойчивости погоды в пределах области и значительным колебаниям её от года к году.

В Томской области весна продолжается в среднем два месяца (апрель, май), лето — три месяца (июнь, июль, август), осень — пять месяцев (с ноября по март). Названные сроки являются приблизительными и округлёнными, в отдельных районах в разные годы происходят смещения указанных сезонов. Весна начинается таянием снега и окончанием устойчивых морозов. Переход среднесуточной температуры воздуха через -5, совершающий на юге в конце марта, а на севере в начале апреля, служит характерной границей между зимой и весной. С началом весны уменьшается повторяемость южных ветров и несколько увеличивается — северных. В первой декаде мая происходит оттаивание пахотного слоя почвы. В середине мая совершается устойчивый переход средней суточной температуры воздуха через 5 градусов, совпадающий с началом вегетаций растений. Для весны характерны возвраты холодов. В мае и начале июня отмечаются заморозки.

Климат Томской области, континентальный, определяется ее географическим положением. Томская область расположена в умеренных широтах — 55−61°с. ш. и отличается значительной сезонной изменчивостью притока солнечной радиации и преобладанием северо-восточного переноса воздушных масс.

Среднегодовая температура воздуха отрицательная: г. Томска от -12,4 °С до -7,3°С. На территории области хорошо выражены все четыре сезона: зима, весна, лето, осень. Средняя температура января изменяется от -21,5…-23°С на севере, до -19,2…-20,5°С на юге. Абсолютный минимум температур варьирует на территории в пределах от −52… −58 °С, но чаще составляет −54…−56°С (в г. Томске -55 °С).

Средние температуры июля находятся в пределах +16,8…+17,0 °С на севере области, и +18…+20°С — на юго-востоке. Абсолютный максимум температур воздуха повсеместно составляет +36…+38 °С.

Климатические характеристики района строительства:

Мес.

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

tн.г.

-40,0

-28,6

-15,1

-1,8

7,3

14,2

17,1

14,8

5,9

-3

-16,5

-29,1

Средняя температура наиболее холодного периода: -400С

Среднегодовая температура: -8,40С

Районный коэффициент: Кр = 1,8

Распределение строительных работ по группам для начисления коэффициента к нормам времени и расценкам. I группа.

Температурная зона

Месяц

Группа работ I

6

Октябрь и апрель

Ноябрь и март

Декабрь, январь и февраль

1,07

1,17

1,25

Кз =

Повторяемость направлений ветра (числитель, средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель, м/с))

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

35/3,5

2/2

14/1,7

3/1,9

2/0,4

1/1,8

13/3,4

30/3,2

январь

23/2,8

6/2,7

36/3,2

10/3

4/3,2

4/2,6

8/2,9

9/2,5

июль

Характеристика и строительные свойства грунта:

Томский выступ находится в пределах Саяно-Алтайской гидрогеологической складчатой области.

Нижний водоносный этаж — фундамент, представленный осадочными, вулканогенными и метаморфическими породами. Водоносные породы представлены песками различной зернистости с линзами и прослоями глин и суглинков, супесями, гравийно-галечниковыми отложениями.

Верхней границей комплекса служат песчано-глинистые отложения лагернотомской свиты или глины новомихайловской; в подошве лежат глинистые и песчаные образования эоцена или верхнего мела. Глубина залегания кровли водоносного комплекса варьирует в очень широких пределах и увеличивается по мере движения с востока на запад и с северо-востока на юго-запад. В долинах крупных рек она обычно не превышает 30−40м, на водоразделах составляет 80−90 и более метров.

Песок — рыхлая несцементированная горная порода, состоящая из обломочных различных минералов и пород в виде зерен (песчинок) диаметром от 0,05 до 2 мм. В зависимости от размеров большей части зерен различают: мелкий песок с преобладающей частью зерен размером от 0,05 до 0,25 мм; средний песок от 0,25 до 0,5 мм; крупный — больше 0,5 мм. Мелкозернистые песчаные образования, легкоподвижные под действием ветра, называются барханными и дюнными песками.

Плотность с=1600 кг/ м3.

Глина представляет собой силикат, содержащий глинозём, кремнезём, примеси песка, извести, окиси железа и др. а так же химически связанную воду. Глина содержит свыше 30% частиц d< 0,005 мм. При содержании этих частиц в количестве более 60% глина называется тяжёлой. Глина древнего происхождения, представляет собой породу очень большой прочности. Под влиянием больших давлений глины частично кристаллизируются и приобретают свойства распадаться на мелкие плитки вне зависимости от первоначальной сложности. В этом случае глина называется сланцевая. Цвет такой глины — чёрный или тёмно — серый.

Плотность с=1800 кг/ м3.

Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов (плотность, деформируемость, фильтрационные показатели и т. п.) следует устанавливать статистической обработкой результатов полевых и лабораторных определений, руководствуясь требованиями СНиП 2. 02. 02−85 и СНиП 2. 02. 04−88.

При проектировании частей намывных плотин, намытых выше уровня воды, из песчаных, гравийных и галечниковых грунтов расчетные значения физико-механических характеристик намываемого грунта могут приниматься по данным табл. с последующей корректировкой по фактическим показателям. Плотность сухого грунта для частей намывных плотин, намытых под воду, следует принимать как среднее арифметическое плотности сухого грунта rd и плотности rd, min намываемого грунта в максимально рыхлом состоянии.

Грунт

Плотность сухого грунта rd, т/м3

Угол внутреннего трения водонасыщенного грунта j, град

Коэффициент фильтрации k, м/сут.

Песок:

пылеватый

1,35−1,50

22−24

0,5−5

мелкий и средний

1,45−1,60

24−30

2−25

крупный

1,55−1,65

30−32

5−35

гравелистый

1,60−1,75

32−34

10−50

Гравийный с содержанием песка менее 50%

1,70−1,90

34−36

Св. 30

Таблица составлена для грунтов с плотностью частиц rс = 2,65 — 2,70 т/м3.

Большие значения плотности rd и коэффициента фильтрации k относятся к грунту с зернами окатанной формы, меньшие — к грунту с неокатанными зернами.

Большее значение угла внутреннего трения относится к грунту с неокатанными зернами, меньшее — к грунту с зернами окатанной формы.

При учете анизотропии характеристик намытых песчаных грунтов рекомендуется в расчетах фильтрации и устойчивости откосов намывных плотин корректировать приведенные в табл. значения коэффициента фильтрации и угла внутреннего трения согласно опытным данным.

Прочностные характеристики крупнообломочных грунтов допускается определять на основе моделирования их составов.

За расчетные значения плотности сухого грунта в теле плотины следует принимать величины rd, соответствующие односторонней доверительной вероятности a = 0,95. Исходя из этого, устанавливают контрольные показатели физико-механических характеристик грунта для сооружения в целом или отдельных его частей.

В проектах необходимо предусматривать геотехнический контроль за возведением плотины и состоянием ее основания. При выполнении геотехнического контроля следует учитывать требования СНиП 3. 02. 01−87, СНиП 3. 07. 01−85 и проекта. При строительстве плотин в северной строительно-климатической зоне необходимо дополнительно осуществлять контроль за температурным состоянием грунтов тела и основания плотины, а также за температурным состоянием грунтов в карьерах, буртах зимнего хранения, при транспортировании и укладка. Инженерные изыскания, в том числе инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-геокриологические, инженерно-гидрометеорологические, необходимые для проектирования и строительства плотин из грунтовых материалов, следует проводить в соответствии с требованиями СНиП 1. 02. 07−87, СНиП 2. 01. 14−83 и СНиП 2. 02. 04−88 с учетом специфики гидротехнического строительства и дополнительными исходными данными, содержащимися в задании на проектирование и учитывающими конкретные условия проектируемого объекта. В северной строительно-климатической зоне состав, объем и методика инженерно-геологических и геокриологических изысканий, площадь и глубина изучения инженерно-геологического разреза должны соответствовать стадии проектирования, сложности природной обстановки, принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве основания, типу и параметрам плотины. Плотины из грунтовых материалов в зависимости от материала их тел и противофильтрационных устройств, а также способов возведения, подразделяют на основные типы, указанные в табл.

Тип плотины

Отличительные признаки

Земляная насыпная

Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; отсыпают насухо с уплотнением или в воду

Земляная намывная

Грунты от глинистых до гравийно-галечниковых; намывают средствами гидромеханизации

Каменно-земляная

Грунты тела — крупнообломочные; противофильтрационных устройств — от глинистых до мелкопесчаных

Каменно-набросная

Грунты тела — крупнообломочные; противофильтрационные устройства — из негрунтовых материалов

Створ плотины следует выбирать на основании технико-экономического сопоставления вариантов в увязке с компоновкой гидроузла и в зависимости от топографических, гидрологических, инженерно-геологических и инженерно-геокриологических условий площадки строительства и требований охраны природной среды.

При этом следует учитывать:

а) необходимость расположения водопропускных сооружений таким образом, чтобы исключить возможность опасных размывов и термоабразии берегов, подмыва плотины при сбросе воды в нижний бьеф и отложения продуктов размыва в размерах, ухудшающих условия эксплуатации гидроузла;

Проектирование таломерзлых земляных насыпных плотин с негрунтовыми противофильтрационными устройствами и каменно-земляных плотин разрешается при соответствующем обосновании.

б) возможность пропуска воды через створ плотины в период ее строительства, а также возможность прокладки по плотине и на подходах к ней дорог различного назначения, как в период строительства, так и в период эксплуатации;

в) целесообразность включения перемычек (банкетов), необходимых для перекрытия русла реки в период строительства гидроузла, в тело плотины;

г) режим расходов и уровней водотока;

д) условия пропуска льда, наносов, леса, судов, рыбы и другие специальные требования, предъявляемые к проектируемому объекту;

е) возможность образования незамерзающей зимой полыньи в нижнем бьефе и ее влияние на повышение влажности воздуха и туманообразования на прилегающей территории.

2. Подсчет объемов основных и вспомогательных работ

Подсчет объемов земляных работ выполняется в процессе проектирования и при производстве работ.

Земляное сооружение — выемку или насыпь — можно представить в виде геометрического тела, объем которого подсчитывается по известным правилам геометрии. Формулы для подсчета характерных земляных сооружений приводятся в справочниках по земляным работам. При обсчете объема земляного сооружения сложной конфигурации прибегают к его членению на простые геометрические фигуры и суммированию их объемов, либо пользуются приближенными методами подсчетов.

Табл. 1. Подсчет объема плотины с ядром

Высота сечения Hi, м

Площадь сечения F, м2

Средняя площадь Fср, м2

Расстояние между пикетами L, м

Объем V, м3

78. 375

№ пикета

1755. 6

1

5. 5

156. 75

295. 875

32. 42

9592. 268

2

10

435

656. 25

33. 65

22 082. 81

3

15

877. 5

1173. 75

38. 86

45 611. 93

4

20

1470

1841. 25

66. 32

122 111. 7

5

25

2212. 5

2658. 75

41. 84

111 242. 1

6

30

3105

3626. 25

67. 64

245 279. 6

7

35

4147. 5

4777. 125

38. 26

182 772. 8

8

40. 5

5406. 75

4777. 125

39. 26

187 549. 9

9

35

4147. 5

3626. 25

14. 77

53 559. 71

10

30

3105

2658. 75

11. 65

30 974. 44

11

25

2212. 5

1841. 25

11. 65

21 450. 56

12

20

1470

1173. 75

13. 79

16 186. 01

13

15

877. 5

656. 25

19. 73

12 947. 81

14

10

435

295. 875

18

5325. 75

15

5. 5

156. 75

78. 375

27. 28

2138. 07

16

0

0

УV=

1 070 581

Vпл=1 070 581 м3

Табл. 2. Подсчет объема ядра (без зуба)

№ пикета

Высота сечения Hi, м

Площадь сечения F, м2

Средняя площадь Fср, м2

Расстояние между пикетами L, м

Объем V, м3

1. 56

22. 4

34. 944

1

1. 5

3. 12

9. 1975

32. 42

298. 183

2

6. 5

15. 275

22. 73 125

33. 65

764. 9066

3

11. 5

30. 1875

39. 1 875

38. 86

1516. 269

4

16. 5

47. 85

58. 0025

66. 32

3846. 726

5

21. 5

68. 155

79. 72 375

41. 84

3335. 642

6

26. 5

91. 2925

104. 2363

67. 64

7050. 54

7

31. 5

117. 18

131. 59

38. 26

5034. 633

8

36. 5

146

131. 59

39. 26

5166. 223

9

31. 5

117. 18

104. 2363

14. 77

1539. 569

10

26. 5

91. 2925

79. 72 375

11. 65

928. 7817

11

21. 5

68. 155

58. 0025

11. 65

675. 7291

12

16. 5

47. 85

39. 1 875

13. 79

538. 0686

13

11. 5

30. 1875

22. 73 125

19. 73

448. 4876

14

6. 5

15. 275

9. 1975

18

165. 555

15

1. 5

3. 12

1. 56

27. 28

42. 5568

16

0

0

УV=

31 386. 81

Vя=31 387 м3

Fз=(k+1)*(а+t)/2=(2+1)*(6+2)/2=12 м2;

L12=336,952+39,52;

L1=339,25

L22=150,632+39,52;

L1=155,72

Vз=Fз*(L1+L2)=12*(340+156)=5962 м3;

Vнг=Vпл-Vя=1 070 581−31 378=1039203 м3;

Vсв. г=Vя+Vз=31 378+5962=37 340 м3;

Общий объем отсыпки? V= Vнг + Vсв. г =1 039 203+37340=1 076 543 м3

Период работ ф =?V /Iотс=1 107 921/1500000=0,739 года;

Подсчёт объёмов земляных работ нужен для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства выполнения земляных работ, установить необходимость вывоза или возможность распределения вынутого из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для обратных засыпок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.

Распределение грунта на основе баланса земляных масс. Сравнение объёмов земляных работ по устройству насыпей и выемок на строительной площадке представляет собой баланс земляных масс, который может быть активным, когда объём выемок больше объема насыпей, и пассивным, когда объем выемок меньше объема насыпей. В первом случае излишний грунт вывозят со строительной площадки в отвалы, во втором — недостающий для устройства насыпей грунт завозят со стороны.

Вывоз грунта за пределы площадки, как правило, нежелателен, так как он повышает сроки и стоимость строительства, следует стремиться к тому, чтобы весь грунт из выемок укладывался в насыпи без остатка, т. е. чтобы на площадке соблюдался нулевой баланс. Для получения такого равенства нужно определить оптимальную отметку планировки площадки, при которой будет, достигнут нулевой баланс земляных масс.

3. Разработка вариантов комплексной механизации производства работ

Сравнение вариантов производится по следующим показателям:

1) Трудоемкость, ч-см;

2) Механоемкость, м-см;

3) Стоимость эксплуатации комплекта механизмов, руб.

Табл. 3. Сводная таблица механизмов

Наименование механизмов

I вариант

II вариант

1. Экскаватор

Экскаватор с ковшами вместимостью 2−3,2 м3

Самоходные одномоторные скреперы с ковшами вместимостью 8?11 м3

2. Транспортные

Автомобили-самосвалы грузоподъемностью 12,5−32 т

3. Бульдозер

Бульдозеры на тракторах мощностью 160−170 л.с.

То же

4. Каток

Пневмоколесные самоходныйе катки массой 12,5−32 т

То же

Табл. 4. Таблица марок механизмов

Наименование механизмов

I вариант

II вариант

1. Экскаватор

Э-7111

2. Транспортные

БелАЗ-540А

3. Бульдозер

ДЗ-25

ДЗ-25

4. Каток

ДУ-16В

ДУ-16В

5. Скрепер

ДЗ-32

Экскаватор Э-7111

Емкость ковша — 2,5 м3

Длина стрелы — 8,4 м

Наибольший радиус копания — 12 м

Радиус копания на уровне стоянки — 7,2 м

Наибольшая высота копания — 10 м

Наибольший радиус выгрузки — 10,8 м

Наибольшая высота погрузки — 7 м

Автосамосвал БелАЗ 540А

Объем кузова транспорта — 15 м3

Грузоподъемность — 27 т

Длина — 7,25 м

Ширина — 3,48 м

Высота — 3,58 м

Погрузочная высота — 3,615 м

Наибольшая скорость перемещения — 50 км/ч

Бульдозер ДЗ-25

Тип отвала — поворотный

Длина отвала — 4,43 м

Высота отвала — 1,2 м

Управление — гидравлическое

Мощность — 132(180)л.с.

Марка трактора — Т-180

Каток ДУ-16В

Ширина уплотняемой полосы — 2,6 м

Толщина уплотняемого слоя — 0,35 м

Мощность двигателя — 177(240) л.с.

Скрепер ДЗ-32

Вместимость ковша — 10 м3

Ширина захвата — 2,90 м

Глубина резанья — 0,3 м

Толщина отсыпаемого слоя — 0,45 м

Мощность — 177(240) л.с.

Определение трудоемкости и механоемкости транспорта для несвязного грунта.

Трудоемкость и механоемкость определяем по формуле:

Tpm-ma=Mm-ma=nm-ma* Mэк-ра=5507,776*5=27 537,88 чел-час м-час.

где nт-та — количество машин,

nm-ma=/фэц=25,99/6,03=4,3 ~5 маш;

— продолжительность цикла транспорта,

— продолжительность цикла экскаватора,

= фnогр ++фр++2*фманевр=3,03+8,37+5,59+3+2*3=25,99

nманевр=3,03+3=6,03;

фр =2−5мин, фманевр=2−3 мин;

— время погрузки,

фn=Qт-т/(qэ*)=15/(2,5*1,98)=3,03 мин;

= 1,98 — число циклов экскаватора за минуту;

— время пробега груженого транспорта,

=l/ =60*3. 1/22. 22=8. 37мин,

l — Дальность транспортирования грунта, l =3,1 км,

— скорость груженого транспорта,

,

— скорость холостого хода,

Vmax — наибольшая скорость перемещения транспорта, Vmax = 50 км/ч,

фхлр=l/=60*3. 1/33. 3=5,59мин,

Для сравнения вариантов составляем калькуляцию трудовых затрат и заработной платы. Расчет стоимости и эксплуатации механизмов

Стоимость механизма определяется по формуле:

,

где М — механоемкость, Цкр — цена машино-часа с учетом районного коэффициента,

,

Цкр=1 — цена машино-часа без учета районного коэффициента,

ЗП — заработная плата.

=9,54+(1,4−1)*2,12=10,39 руб. — экскаватор,

=7,66+(1,4−1)*1,2=8,14 руб. — транспорт,

=0,94+(1,4−1)*1,06=1,37 руб. — каток,

=5,07+(1,4−1)*1,07=5,5 руб. — бульдозер,

=12,4+(1,4−1)*1,27=12,91 руб -скрепер,

Расчет сводится в таблицу 5:

Табл. 5.

Механизмы

Механоемкость, маш. -ч.

Цкр, руб.

Стоимость, руб.

1 вариант

Экскаватор Э-7111

5507,8

10,39

57 226. 042

Самосвал БелАЗ 540А

27 537,9

8,14

224 158. 506

Бульдозер ДЗ-28

4052,9

5,5

22 290. 95

Каток ДУ-16В

2598

1,37

3559. 26

Итого:

307 234. 758

2 вариант

Скрепер ДЗ-32

110 986,9

12,91

1 432 840. 88

Бульдозер ДЗ-28

4052,9

5,5

22 290. 95

каток ДУ-16В

2598

1,37

3559. 26

Итого:

1 458 691. 09

Результаты подсчетов и технико-экономические показатели по сравниваемым вариантам сводятся в таблицу 6.

Табл. 6. Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов

Наименование показателей

Вариант 1

Вариант 2

Механоемкость, маш. -ч.

39 696. 6

105 626,2

Трудоемкость чел. -ч.

45 204,4

105 626,2

Стоимость эксплуатации механизмов, руб.

307 234. 8

1 458 691. 1

Оптимальный вариант производства работ принимаем 1-й.

Для разработки вспомогательного карьера (связного грунта) принимаем:

— экскаватор одноковшовый, оборудованный прямой лопатой — Э-652В

Вместимость ковша: 0,65 м3

Длина стрелы: 5,5 м

Наибольший радиус копания: 7,8 м

Радиус копания на уровне стоянки: 4,7 м

Наибольшая высота копания: 7,1 м

Наибольший радиус выгрузки: 7,1 м

Наибольшая высота выгрузки: 4,5 м

Мощность: 80 л.с.

Для транспортировки связного грунта принимаем:

— автомобиль-самосвал КАМАЗ-5511

Грузоподъемность: 10 т

Объем кузова: 7,2 м3

Длина: 8,1 м

Ширина: 2,64 м

Высота: 2,83 м

Погрузочная высота: 2,176 м

Наибольшая скорость передвижения: 80 км/ч

4. Разработка технологических схем

Применительно к окончательному составу машин, механизмов и транспортных средств разрабатываются технологические схемы с выполнением соответствующих расчетов:

a) Подготовительных и вспомогательных работ — водоотлив, водопонижение, крепление и т. п. ;

b) Основных работ — срезка и перемещение грунтов, разработка карьера, транспортировка и укладка грунта в тело сооружения, в т. ч. разравнивание, уплотнение, планировка откосов и т. п. ;

c) Мероприятия по производству работ в зимних условиях;

По основным работам, выполняемым ведущим механизмом — землеройным, а также землеройно-транспортным, уплотняющим, специальным по производству работ в зимних условиях — разрабатываются технологические фрагменты, детали, детали (по организации их забоев и рабочих мест).

4.1 Вскрышные работы

Перед разработкой карьеров по добыче грунта и началом отсыпки грунта в тело плотины с поверхности карьеров и основания плотины удаляют непригодные к использованию породы. При значительных объемов вскрышных работ и большом расстоянии до отвалов хранения грунтов рекомендуется следующий комплект машин: бульдозеры — разработка грунта с организацией валков; экскаваторы — погрузка грунта из валков в транспортные средства; транспортные средства — транспорт грунта вскрыши из карьеров в отвал. Слой растительного грунта снимают со всей площади карьера, как правило, в талом состоянии до начала вскрышных работ, и укладывают отдельно в отвал для использования его в последующем при рекультивации сельскохозяйственных земель или при благоустройстве площадок. Расчет объема грунта вскрыши основания плотины.

в = 12 м — ширина гребня плотины;

В = 240 м — ширина основания плотины;

Нлев = 340 м — высота левого откоса плотины;

Нправ = 215 м — высота правого откоса плотины.

Определяем площадь левого и правого откоса плотины:

Определяем объем вскрыши основания плотины:

Vвскр, осн. пл. =[b+B]/2*[H1+H2]* =(12+240)/2*[340+215]*0. 5=34 965 м3,

где — толщина растительного слоя грунта, = 0,5 м

Периметр профиля плотины, по этому из условия производства вскрышных работ с помощью бульдозера, делаем 10 валков. С расстоянием между ними:

Расчет объемов вскрыши карьеров несвязного грунта К-1 и связного грунта К-2.

;

где — глубина карьера К-1;

— высота копания экскаватора.

Определяем объем вскрыши котлована К-1:

;

где — глубина карьера К-2;

— высота копания экскаватора.

Определяем объем вскрыши котлована К-2:

Схема вскрыши карьера К-1:

Схема вскрыши карьера К-2:

Определение трудоемкости и механоемкости транспорта для связного грунта.

Трудоемкость и механоемкость определяем по формуле:

ч-час (м-час)

м-час

где nт-та — количество машин,

;

nманевр=3,9+3=6,9;

— продолжительность цикла транспорта,

;

— время погрузки,

— время пробега груженого транспорта,

l — Дальность транспортирования грунта, l = 3,1,

— скорость груженого транспорта,

— скорость холостого хода,

Vmax — наибольшая скорость перемещения транспорта, Vmax = 80км/ч,

Таблица 7. Баланс земляных масс

Наименование работ

Вскрыша тыс. м3

Насыпи

плотины

прочие сооружения

отвалы

Всего

Котлованы основных сооружений

-

-

Вскрыша К-1

65. 03

-

-

65. 03

130. 05

Вскрыша К-2

3. 14

-

3. 14

6. 27

Вскрыша основания плотины

33. 04

-

33. 04

66. 08

Карьер 1

1039. 20

1039. 20

-

-

2078. 41

Карьер 2

37. 34

37. 34

-

-

74. 68

траншея под зуб

5. 96

5. 96

11. 92

Итого

1183. 71

1076. 54

-

107. 16

2367. 41

4. 2 Разработка грунта в основном и вспомогательном карьере

Основной и вспомогательный карьеры разрабатываются экскаватором с прямой лопатой лобовым и боковым забоями. Въездная траншея разрабатывается лобовой проходкой с уклоном, не превышающим 8?10% и шириной, позволяющей организовать двухсторонние движение грузового транспорта. Объемы карьеров равны объемам основного и связного грунтов в теле плотины с учетом коэффициента остаточного разрыхления. Высота карьеров принимается из условия наполнения ковша грунтом за одно копание и составляет наибольшую высоту копания. Пионерная траншея (первая проходка собственно в карьере) разрабатывается лобовым забоем, остальной грунт карьеров — боковыми проходками, как более производительными. Для разработки выемки под зуб ядра плотины используется экскаватор-драглайн. Грунт разрабатывается с погрузкой в транспортные средства. Снятие недобора грунта до проектной отметки дна котлована (10?20 см) производится бульдозером с перемещением в валки. Грунт из валков погружается экскаваторами в транспорт и отвозится в отвал.

Расчет лобового забоя

Длина пионерной траншеи:

(К1)

(К2)

Длина передвижки:

lп =0,75·lрук = 0,75·8,6=6,45 м (К1)

lп = 0,75·lрук = 0,75·5,5 =4,125 м (К2)

где — длина рукояти, принимается по техн. Характеристикам выбранного экскаватора.

Оптимальный радиус копания:

Rо.р. =0,85Rмах = 0,85·12 = 10,2 м (К1)

Rо.р. = 0,85Rмах = 0,85·7,8 = 6, 63 м (К2)

где — Максимальный радиус копания, принимается по техническим характеристикам.

Радиус копания на уровне стоянки ,.

(К1)

(К2)

(К1)

(К2)

Количество стоянок экскаватора при лобовом забое определяется из условия:

(К1)

(К2)

Расчет бокового забоя

(К1)

(К2)

Вб =(Rop2-ln2)½+ Rу. ст*2½/2=(10,22-6,452)½+7,2*2½/2=12,99 м (К1)

Вб =(Rop2-ln2)½+Rу. ст*2½/2=2*(6,632-4,1252)½+4,7*2½/2=8,51 м (К2)

Определяем количество полос:

(К1)

(К2)

Количество стоянок экскаватора при боковом забое определяем из условия:

(К1)

(К2)

4.3 Определение размеров карты отсыпки

В основе технологии укладки грунта в тело плотины лежит поточная технология разбивки насыпи в плане на равновеликие участки — карты, на каждом из которых последовательно выполняют следующие основные работы (операции): транспорт и отсыпку грунта, его разравнивание, увлажнение (подсушку) и уплотнение.

Определение размеров и количество карт отсыпки несвязного грунта

Карта рассчитывается для средней отметки плотины.

L1 = 135 м — ширина насыпи плотины на отметке 330 м;

В1 = 292м — длина насыпи плотины на отметке 330 м.

Определение сменной интенсивности:

Iсм=Iгод/nx=1 500 000/(12*22*2)= 2840,9 м3/см;

nк — количество смен в году,

nк =12·nдней·2

Определение сменной производительности экскаватора:

ПЭсм=100*8/Нмсм=100*8/0,53=1509;

Определение количества экскаваторов:

nэ=IсмЭсм=2840,9/1509=1,89?2 шт

Принимаем 2 экскаватора.

Определение площади одновременно отсыпаемых карт:

Fk=nэ*nсмЭсм/hсл=2*2*1509/0,4=15 090м2,

hсл — толщина слоя отсыпки.

Определение отсыпаемых карт:

nкарт=L1*B1/ Fk=292*135/15 090=2,6? 3 карты

Принимаем 3 карты отсыпки по 97,33 м.

Определение количества экскаваторов для связного грунта.

Определение сменной интенсивности:

Iсм= Iгод/nx=50 527,74/(12*22*2)= 95,7 м3/см;

Iгод= Vсв. г/ф=37 340/0,739=50 527,74

nк — количество смен в году,

nк = 12·nдней·2

Определение сменной производительности экскаватора:

ПЭсм=100*8/Нмвр=100*8/2,1=210 м3/см.

Определение количества экскаваторов:

nсм=IсмЭсм=95,7/210=0,46? 1шт.

Принимаем один экскаватор.

4. 4 Отсыпка и разравнивание грунта

Грунт доставляют на карты автосамосвалы, и разгружается по всей карте отсыпки. Расстояние между кучками грунта должно быть таким, чтобы при разравнивании срезанный грунт полностью укладывался в промежутки между ними слоем заданной толщины.

Отсыпка для несвязного грунта

вк = = 4,43 м — длина отвала бульдозера;

Vк = 15 м3 — объем кузова автосамосвала: БелАЗ-540А;

=0,4 м — толщина слоя уплотнения.

ак

Отсыпка для связного грунта

,

вк = = 4,43 м — длина отвала бульдозера;

Vк = 7,2 м3 — объем кузова автосамосвала: КАМАЗ-5511;

=0,4 м — толщина слоя уплотнения.

Схема отсыпки грунта

Схема разравнивания грунта

Разравнивание грунта ведется отдельными участками, при этом возращение бульдозера к началу захватки осуществляется задним ходом с опущенным отвалом, что обеспечивает частичное уплотнение грунта.

4. 5 Уплотнение грунта

В результате уплотнения происходит взаимное смещение твердых частиц и более равномерное и полное заполнение ими пор увеличивается плотность грунта, уменьшается фильтрационная способность и осадка, повышается прочность и устойчивость земляных сооружений.

Уплотнение грунта производится полуприцепным катком, трамбующими плитами, гружеными автосамосвалами.

Необходимая степень уплотнения достигается путем последовательных замкнутых проходок уплотняющих механизмов по всей площади карты, как правило, от периферийных участков к центру с перекрытием каждой проходкой предыдущей на 0,2?0,3 м. Закончив укладку всей площади процесс повторяют.

При уплотнении слоев грунта, по правилам техники безопасности, каток не должен находиться ближе 1 м от бровки откоса. Поэтому для уплотнения этой полосы принимается грунтоуплотняющая машина ДУ-16 В на базе трактора. Она оснащена бульдозерным отвалом и специальной рамой с двумя виброуплотняющими плитами. Глубина уплотняемого слоя составляет 1 м.

Схема уплотнения откосов

Схема планировки откосов

Производится с отпущенным отвалом при движении бульдозера снизу вверх — челночным способом.

4. 6 Технология укладки грунта в зимних условиях

При замораживании связных грунтов из-за фазового перехода возникает пучение и растрескивание грунтов. Особенно это характерно для земляных сооружениях, эксплуатирующихся на крайнем севере и в зоне вечной мерзлоты.

Применяется два вида противофильтрационных устройств в теле плотины:

1. Мерзлотные — в них искусственно замораживается ядро и поддерживается в мерзлом состоянии во время эксплуатации (в толще ядра устраивают каналы, через которые в зимний период нагнетается холодный воздух;

замораживание при помощи термосвай, через которые циркулирует легко испаряемая жидкость).

2. Талые плотины — ядро возводятся из талого грунта, и поддерживается при положительной температуре во время эксплуатации сооружения.

Технология возведения противофильтрационного устройства

I. Подготовительный период.

1. Очистка и снятие поверхностного слоя в карьере связного грунта.

2. Разработка оттаявшего слоя грунта с перемещением его в валки высотой 2−3 метра и объемом 6−10 м3 (в результате перемещения грунт оттаивает и перемешивается).

3. Разработка валков при помощи экскаваторов с погрузкой в транспорт и доставкой его в бурты зимнего хранения высотой 14−16 метров и располагаются в непосредственной близости от сооружения (500−1000 м). Для предохранения грунтов в зимний период периферийный слой устраивается из засоленного грунта толщиной 2−3 метра. Засолка производится на соответствующих участках карьера связного грунта. Для этого с поверхности удаляется растительный слой грунта, производится нанесение на поверхность NaCl (количество рассчитывается). Далее бульдозером перемещают засоленный грунт в валки. После чего экскаватор грузит засоленный грунт в транспорт и далее грунт засыпается на поверхность буртов. При сильных морозах для предотвращения возможного промерзания грунта в буртах производится электроподогрев этого слоя. Для этого в грунт погружаются электроды в виде пластин или стержней с определенным шагом и на них подается напряжение. Опыт показывает, что температура в толще грунта + 8−10 0С, после его разработки и доставки к месту отсыпки температура снижается до +5−6 0С.

II. Последовательность отсыпки плотины.

Разработка, транспортировка и отсыпка связанных грунтов в зимний период производится аналогично летним условиям.

Отсыпка связных грунтов. Общие требования:

a) Недопустимо образование на поверхности слоев отсыпки ледяной корки.

b) Перед отсыпкой первого слоя поверхность основания должно быть тщательно очищена от камневидных включений и мерзлых комков.

c) Поверхность должна быть прогрета специальными механизмами таким образом, чтобы нижний слой толщиной 1,5−2 см имел положительную температуру.

d) Аналогичные требования предъявляются к отсыпке последующих слоев.

e) После отсыпки и разравнивания перед уплотнением поверхность дополнительно поливается раствором соли (концентрация по расчету).

f) Каждый ярус разбивается на ряд участков.

5. Разработка календарного графика производства работ

На основе производственной калькуляции и заданных сроках выполнения работ, предусмотренных заданием, составляется календарный график работ с обоснованием принятой очередности и сроков выполнения работ (Приложение 2).

6. Технико-экономические показатели

Для оценки степени эффективности принятых проектных решений подсчитываются следующие технико-экономические показатели:

1. Объем земляных работ = 2309,5 тыс. м3

2. Общая нормативная трудоемкость = 531,18 ч. /см.

3. Общая плановая трудоемкость = 538,9 ч. /см.

4. Общая плановая механоемкость = 431,8 ч. /см.

5. Процент выполнения норм = 93,1%

6. Трудоемкость в ч. /см. на м3 объема плотины = 0,23 ч. /см.

7. Заработная плата в руб. на м3 = 4134 руб

8. Заработная плата на плановую ч-см = 27 088 руб

9. Плановая выработка в натуральных показателях = 98,9%

7. Правила техники безопасности при проведении земляных работ

1. Перед допуском рабочих в котлованы или траншеи глубиной более 1,3 м должна быть проверена устойчивость откосов или крепления стен.

2. В случаях необходимости выполнения работ, связанных с электропрогревом грунта, должны соблюдаться требования ГОСТ 12.1. 013−78.

Прогреваемую площадь следует ограждать, устанавливать на ней предупредительные сигналы, а в ночное время освещать. Расстояние между ограждением и контуром прогреваемого участка должно быть не менее 3 м.

На участках прогреваемой площади, находящихся под напряжением, пребывание людей не допускается.

3. Линии временного электроснабжения к прогреваемым участкам грунта надлежит выполнять изолированным проводом, а после каждого перемещения электрооборудования и перекладки электропроводок следует визуально проверять их исправность.

4. При извлечении грунта из выемок с помощью бадей необходимо устраивать защитные навесы-козырьки для укрытия работающих в выемке.

5. Погрузка грунта на автосамосвалы должна производиться со стороны заднего или бокового борта.

6. При разработке выемок в грунте экскаватором с прямой лопатой высоту забоя следует определять с таким расчетом, чтобы в процессе работы не образовывались «козырьки» из грунта.

7. При разработке, транспортировании, разгрузке, планировке и уплотнении грунта двумя и более самоходными или прицепными машинами (скреперами, грейдерами, катками, бульдозерами и др.) идущими одна за другой, расстояние между ними должно быть не менее 10 м.

Литература

1. СНиП 2. 06. 05−84. Плотины из грунтовых материалов. ГОССТРОЙ СССР, — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991.

2. СНиП 23−01−99. Строительная климатология. — М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000.

3. ЕНиР. Общая часть. — М.: Прейскурантиздат, 1987.

4. ЕНиР. Земляные работы. (Сборник 2, выпуск 1). — М.: Стройиздат, 1988.

5. СНиП III-4−80. Техника безопасности в строительстве/ Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.

6. СНиП IV-3−82. Приложение. Сборник сметных цен эксплуатации строительных машин — М.: Стройиздат, 1982.

7. Н. С. Евсеева, Л. Н. Окишева География Томской области. Природа, природные ресурсы. Томск, 2005.

8. Бондаренко П. Н. Производство земляных работ при возведении плотин. Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 2904 «Гидротехническое строительство». — Новосибирск: НГАС, 1996.

Приложение

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой