Разработка технологических решений по устройству котлована

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Исходные данные

Описание подготовительных работ, которые должны быть выполнены до начала разработки котлована

Определение объёма котлована, объёмов растительного слоя и и грунта, вывозимого в отвал

Выбор машины для снятия растительного слоя, определение её производительности и схемы работы

Выбор экскаватора обратная лопата для разработки котлована

Выбор экскаватора прямая лопата для разработки котлована

Определение количества автосамосвалов для обеспечения работы экскаваторов обратная и прямая лопата

Выбор машины для планирования дна котлована, и её производительность

Выбор машины для уплотнения дна котлована и определение её производительности

Исходные данные

Требуется разработать котлован с размерами, м:

длина 70 м, ширина 60 м, глубина 5 м;

Грунт: супесь толщиной 16 м влажностью 12%

Растительный слой толщиной 0,2 м

Расстояние до отвала грунта 1,8 км

Работы ведутся в летнее время, в течение двух смен продолжительностью по 8 часов, при пятидневной рабочей неделе.

Ориентировочный срок выполнения работ 1 месяц.

Описание подготовительных работ, которые должны быть выполнены до начала разработки котлована

котлован строительство отвал

До начала работ по устройству земляных сооружений выполняют подготовительные работы, которые разделяются на внешнеплощадочные и внутриплощадочные.

К внешнеплощадочным работам относятся работы по прокладке магистральных сооружений:

-автомобильных дорог;

-линий связи и электропередачи с трансформаторными подстанциями;

-водопроводов и заборных устройств;

-газопроводных сетей с распределительными пунктами.

Внутриплощадочные работы подготовительного периода включают:

-расчистку территории строительной площадки, снос не используемых в процессе строительства временных сооружений;

-планировку территории

-создание геодезической разбивочной основы, геодезические разбивочные работы инженерных сетей, дорог, зданий и сооружений.

-отвод поверхностных вод, понижение уровня грунтовых вод;

-перенесение линий связи, электропередач и трубопроводов из зоны строительства, прокладку новых инженерных сетей;

-устройство постоянных и временных дорог;

-размещение инвентарных временных зданий и сооружений для контроля и оперативного руководства строительством, обогрева рабочих, приёма пищи, хранения рабочей одежды и инвентаря;

-устройство складских площадей, помещений и оборудования для хранения материалов, конструкций и запасных частей, для заправки машин;

-устройство временного ограждения строительной площадки;

-обеспечение строительной площадки противопожарным оборудованием и средствами сигнализации;

-организация временного освещения, охраны и связи для управления производством работ

Определение объёма котлована, объёмов растительного слоя и и грунта, вывозимого в отвал

Объём котлована найдем по формуле:

3) (2. 1)

Где Vk — объём котлована, м3;

Н — глубина котлована (по заданию 5м), м;

а и b- размеры дна котлована (по заданию 70 м и 60м), м;

а1 и b1 — размеры котлована по верху, м.

а1=а+2тH (м) (2. 2)

b1=b+2mH (м) (2. 3)

где m — коэффициент заложения откоса (принимаем по таблице), для грунта «супесь» при глубине котлована Н=5м.

т=0,9;

в=70 (м);

а=60 (м);

в1=70+2*0,9*5=79 (м);

а1=60+2*0,9*5=69 (м).

Vk=5/6(4200+5451+ 149*129)=24 060 (м3).

Определение объёма растительного слоя.

3) (2. 4)

Где hpc =0,2 — толщина растительного слоя, м. (по заданию)

Vpc=79*69*0,2=1090 (м3)

Определение объёма грунта, подлежащего обработке.

3) (2. 5)

Подставим полученные значения формул 2.1 и 2.4 в формулу 2. 5, получим объём грунта, подлежащий обработке:

Vp =24 060 — 1090=22 970 (м3).

Устройство въезда в котлован, объём экскавации.

Открытые котлованы удобны, т.к. обеспечивают въезд в котлован.

Работы по устройству въезда следует учитывать при определении объёма экскавации и разработке технологической схемы.

3) (2. 6)

Где bПТ=1,5…2,0 — ширина пионерной траншеи понизу, м;

ВПТ — ширина пионерной траншеи поверху, м;

ВПТ= bПТ+2mHp (м) (2. 7)

ВПТ=2+2*0,9*4,8=10,64 (м).

Нр— рабочая глубина разрываемого котлована, м;

Нр=Н-hpc (м) (2. 8)

Нр=5−0,2=4,8 (м).

Lp — длина въезда, м.

Lp = Нр /i (м) (2. 9)

Где i — уклон въезда, может быть порядка 0,10.

Lp = 4,8 /0,10=48 (м).

Подставим полученные значения формул 2. 7, 2. 8, 2.9 в формулу 2. 6:

VL=(10,64+2)/2*0,5*4,8*48=728 (м3).

Выбор машины для снятия растительного слоя, определение её производительности и схемы работы

Снятие растительного слоя обычно выполняют бульдозеры 10 т тяги. Растительный слой отсыпают в кавальер, который находится на расстоянии 10 м от края котлована до оси кавальера.

Для этой работы подберем бульдозер ДЗ-18 со следующими характеристиками:

Таблица 1. Технические характеристики бульдозера ДЗ-18.

Показатели

ДЗ-18

Тяговый класс, тс

10

Продолжительность набора в призму грунта ІІ категории (супесь) tкоп, с

9

Средний путь набора грунта в призму lкоп, м

4

Скорость перемещения бульдозера, км/ч

-при копании-наборе грунта в призму Vкоп

-при транспортировке и раскладке грунта Vтр и Vр

-при порожнем пробеге Vпор

3,6

8,8

12,2

Масса, т

16,3

Объём грунтовой призмы (для несвязного грунта — супесь) q, м3

1,4

Производительность бульдозера определяем по формуле:

3/ч) (3. 1)

Где q — объём грунтовой призмы перед отвалом бульдозера на конечной стадии копания (принимаем по табл. 1), м3;

tц — длительность рабочего цикла, с;

КП — коэффициент потерь грунта при движении бульдозера;

KП=1−0,005* lтр

KП=1−0,005*49,5=0,8

КР — коэффициент разрыхления грунта при разработке, для супеси =1,15;

КВ — коэффициент использования рабочего времени смены (=0,80…0,90).

Длительность рабочего цикла определим по формуле:

tц=tкоп+tтр+tр+tпор+tдоп © (3. 2)

где tкоп — длительность операции копания-набора грунта в призму (по табл. 1), с;

tкоп=9 с.

tтр — длительность транспортировки грунтовой призмы, с;

tтр=lтр/Vтр © (3. 3)

где lтр — путь транспортировки грунтовой призмы, м;

lтр1/2+с (м) (3. 4)

lтр=69/2+10=44, 5 м.

Vтр — скорость транспортировки грунтовой призмы (по табл. 1), м/ч;

Vтр=8,8*1000/3600=2,44 (м/ч)

tтр=44,5/2,44?19 с.

tр — длительность раскладки грунтовой призмы слоем определённой толщины, при сосредоточенной разгрузке грунтовой призмы (в отвал, в кавальер, в обратную засыпку) tр=0 ©.

tпор — длительность порожнего хода бульдозера, с;

tпор=(lкоп+lтр+lр)/Vтр © (3. 5)

где lкоп — средний путь набора грунта в призму (по табл. 1), м;

lр — длина пути раскладки (при сосредоточенной разгрузке грунтовой призмы в кавальер) lр=0, м

tпор=(4+19+0)/2,44?10 с.

tдоп — дополнительное время на переключение передач, перестановку отвала и повороты, tдоп=10с.

tц=9+19+0+10+10=48 с.

=65,739? 66 3/ч).

Выбор экскаватора обратная лопата для разработки котлована

При глубине котлована 2…6 м целесообразно использовать экскаватор с обратной лопатой. При использовании экскаватора с обратной лопатой разрабатывается закрытый (глухой) котлован, что не обеспечивает въезд в котлован.

При выборе марки экскаватора с ковшом определенного объёма следует учитывать то, что конфигурация забоя должна быть такой, чтобы обеспечить безопасность экскаватора и его максимальную производительность. Эти условия выполняются в том случае, если высота разрабатываемого уступа Нр составляет определенную часть паспортной характеристики экскаватора Нкоп. max, то есть наибольшей глубины или высоты копания.

Нр= Нкоп. max*в (м) (4. 1)

Где Нкоп. max — паспортная характеристика высоты разрабатываемого уступа, м;

в — коэффициент высоты забоя экскаваторов, для обратной лопаты может быть принята 0,7.

Так как из формулы (2. 8) мы уже знаем величину Нр, то можем найти Нкоп. max требуемую для разработки нашего котлована и принять экскаватор, соответствующий требованиям.

Нкоп. max=4,8/0,7=6,86 м.

Принимаем экскаватор обратная лопата ЭО-5122.

Таблица 2. Технические характеристики экскаватора обратная лопата ЭО-5122.

Показатели

ЭО-5122

Объём ковша, м3

2,0

Наибольший радиус копания Rкоп. max, м

10,7

Наибольшая глубина копания Нкоп. max, м

7,3

Наибольшая высота выгрузки Нвыг. max, м

5,5

Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки, Rвыг, м

7,3

Продолжительность цикла, с

22

Масса, т

36,6

Определим размет меньшей стороны котлована:

а1=а+ 2тНр (м) (4. 2)

а1=60+2*0,9*4,8=68,64?69 м.

Разработка котлована начинается с проходки пионерной (разрезной) траншеи.

Ширину пионерной траншей понизу принимаем равной 2 м. Ширина пионерной траншеи поверху была посчитана в формуле 2. 7, и она равна 11 м.

bПТ=2 м;

ВПТ?10,6 м.

Ширина бокового забоя:

ВБЗ=1,3* Rкоп. max (м) (4. 3)

Где ВБЗ — ширина бокового забоя, м;

Rкоп. max — наибольший радиус копания (по табл. 2), м.

ВБЗ= 1,3*10,7=14 м.

Определим количество боковых забоев:

пБЗ=(а1— ВПТ)/ ВБЗ (4. 4)

пБЗ = (69−10,6)/14 =4 забоя+2 м

остаток в 2 м распределим на четыре боковых забоя:

ВБЗ= 14+2/4=14,5 м

Т. о., разработка котлована будет осуществляться пионерной траншеей с размерами поверху ВПТ=11 м понизу bПТ=2 м, и тремя боковыми забоями с размерами поверху и понизу ВБЗ= 14,5 м.

Эксплуатационную производительность экскаватора определяем по формуле:

3/ч) (4. 5)

Где q=2 м3— объём ковша (принимаем по табл. 2);

tц=22 с — длительность рабочего цикла (принимаем по табл. 2);

КН =1,1- коэффициент наполнения ковша, для супеси;

КР =1,15- коэффициент разрыхления грунта, для супеси;

КВ =0,9 — коэффициент использования рабочего времени смены (0,80…0,90).

3/ч)

Выбор экскаватора прямая лопата для разработки котлована

При использовании экскаватора прямая лопата, разрабатываются открытые котлованы, которые удобны, т.к. обеспечивают въезд в котлован.

Выбор экскаватора прямая лопата осуществляется так же, как и для обратной лопаты:

Нр= Нкоп. max*в (м) (5. 1)

Где Нкоп. max — паспортная характеристика высоты разрабатываемого уступа, м;

в=1,0 — коэффициент высоты забоя экскаваторов, с прямой лопатой для супеси.

Нкоп. max=4,8/1,0=4,8 м.

Принимаем экскаватор прямая лопата ЭО-5122.

Таблица 3. Технические характеристики экскаватора прямая лопата ЭО-5122.

Показатели

ЭО-5122

Объём ковша, м3

1,6 | 2,0

Наибольший радиус копания Rкоп. max, м

8,9

Радиус копания на уровне стоянки Rст, м

4,7

Наибольшая глубина копания Нкоп. max, м

9,6

Наибольшая высота выгрузки Нвыг. max, м

5,1

Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки, Rвыг, м

4,6

Продолжительность цикла, с

20

Масса, т

36,0

Для прямой лопаты устройство наклонного входа с уклоном i=10% в котлован является первой стадией его разработки: экскаватор начинает разрабатывать грунт ниже отметки стояния, постепенно заглубляясь до отметки Нр в конце наклонного входа — на границе подошвы котлована. Разработка грунта должна быть начата от будущей подошвы котлована на расстоянии Lp, которое посчитано в формуле 2. 9:

Lp = 48 (м).

Пионерную траншею, являющуюся продолжением наклонного входа в котлован, разрабатываем нормальным лобовым забоем, при котором облегчается маневрирование и установка под погрузку автосамосвалов. Ширину пионерной траншеи понизу принимают равной двум радиусам копания на уровне стояния:

bnm=2*Rcm (м) (5. 2)

где bnm — ширина пионерной траншеи, м;

Rcm — радиус копания на уровне стоянки (по табл. 3), м.

bnm=2*4,7=9,4 м.

Разрабатываем максимально широкую траншею поверху, допуская возможность оползания верхней части откоса в процессе разработки грунта:

Bnm=2*Rкоп. max (м) (5. 3)

Где Bnm — ширина пионерной траншеи поверху, м;

Rкоп. max — наибольший радиус копания (по табл. 3), м.

Bnm=2*8,9=17,8 м.

Определим размеры бокового забоя:

В1= Rкоп. max (м) (5. 4)

Где В1 — расстояние от оси движения экскаватора до бровки откоса забоя, м.

В1=8,9 м.

В2= 0,7*Rкоп. max (м) (5. 5)

Где В2 — расстояние от оси движения экскаватора до подошвы забоя, м.

В2= 0,7*8,9=6,2 м.

Полная ширина бокового забоя:

В1+ В2 (м) (5. 6)

8,9+6,2=15,1 м.

Влв= В1+ В2 -т'*Нр (м) (5. 7)

Где Влв — ширина ленты, ширина забоя поверху, м;

т' =0,7 — коэффициент заложения откоса котлована, для забоев прямой лопаты (супесь).

Влв=15,1−0,7*4,8=11,7м.

Определим количество боковых забоев:

пбз=(а1— Bnm)/ Влв (5. 8)

пбз=(69−17,8)/11,7?4 забоя +4,4 м.

Остаток 4,4 м можно считать недобором по 2.2 м с каждой стороны котлована. При необходимости недобор можно устранить экскаватором — планировщиком (обратная лопата с широким ковшом) или драглайном.

Влн=(а1— Bnm)/ пбз (м) (5. 9)

Где Влн — ширина ленты, ширина бокового забоя понизу, м.

Влн=(69- 17,8)/ 4=12,8 м.

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле:

3/ч) (5. 10)

Где q=2 м3— объём ковша (принимаем по табл. 3);

tц=20 с — длительность рабочего цикла (принимаем по табл. 3);

КН =1,1- коэффициент наполнения ковша, для супеси;

КР =1,15- коэффициент разрыхления грунта, для супеси;

КВ =0,9 — коэффициент использования рабочего времени смены (0,80…0,90).

3/ч)

Определение количества автосамосвалов для обеспечения работы экскаваторов обратная и прямая лопата

Для перевозки грунта в отвал на расстояние 1,8 км разрабатываемого экскаваторами грунта используются автосамосвалы.

Для экскаватора обратная лопата.

При подборе автосамосвала учтем, что наилучшим является отношение вместимости ковша экскаватора (2 м3) к вместимости кузова автосамосвала 1: 4…1:6.

Т. о. выбираем автосамосвал Татра-148, технические характеристики представим в таблице 4.

Таблица 4. Технические характеристики автосамосвала Татра148.

Показатели

Татра148.

Объём грунта в кузове, м3

11,1

Грузоподъёмность, т

15,0

Погрузочная высота, м

2,7

Габариты, м

-длина

-ширина

-высота

7,2

2,5

2,7

Полная масса, т

26,0

Производительность автосамосвала определяется по формуле:

Пэч=q*Кв*60/tц3/ч) (6.1. 1)

Где q — объем грунта в кузове автосамосвала (по табл. 4), м3;

tц — длительность цикла (рейса), мин. ;

Кв — коэффициент использования рабочего времени смены (примем равным 0,90).

tц=tм+tп+tр+tгх+tпх (6.1. 2)

где tм=2мин — время маневрирования при погрузке и разгрузке, мин;

tп — время погрузки, мин;

tр=1 мин — время разгрузки, мин;

tгх — время груженого хода, мин;

tпх — время порожнего хода, мин.

tп= tцэкс*пк (мин) (6.1. 3)

где tцэкс=22 с=0,4 мин. — продолжительность цикла экскаватора, мин;

пк — количество ковшей, необходимое для полной загрузки автосамосвала;

пк=qсам/qковша (6.1. 4)

где qсам =11,1 м3 — объем грунта в кузове автосамосвала (по табл. 4), м3;

qковша=2 м3 — объём ковша экскаватора (по табл. 2), м3.

пк=11,½=5,5 м3.

tп=0,4*5,5=2,2 мин.

При движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе принимаем:

tгх+ tпх=60*2L/Vср (мин) (6.1. 5)

где L — расстояние между пунктами (1. 8), км;

Vср — средняя скорость самосвала по трассе (примем равной 20 км/ч), км/ч.

tгх+ tпх=60*2*1,8/20=10,8 мин.

tц=2+2,2+1+10,8=16 мин.

Пэч=11. 1*0,9*60/16=37,5 м3/ч.

Определим необходимое количество автосамосвалов NAC для непрерывной работы по формуле:

NACээксэАС (6.1. 6)

Где Пээкс — эксплуатационная часовая производительность экскаватора, м3/ч;

ПэАС — эксплуатационная часовая производительность автосамосвала, м3/ч.

NAC=282/37,5=8 автосамосвалов необходимо для непрерывной работы.

Для экскаватора прямая лопата.

Выбираем тот же автосамосвал, что и для экскаватора обратная лопата.

Посчитаем по формулам 6.1.2 — 6.1.5 длительность загрузки:

пк=11,½=5,5 м3.

tп=0,3*5,5=1,8 мин.

tц=2+1,8+1+10,8=15,6 мин.

Эксплуатационная часовая производительность автосамосвала по формуле 6.1.1 будет:

Пэч=11. 1*0,9*60/15,6=38,4 м3/ч.

Необходимое количество автосамосвалов определим по формуле 6.1. 6:

NAC=310/38,4=9 автосамосвалов необходимо для непрерывной работы.

Выбор машины для планирования дна котлована, и её производительность

Планировка дна котлована необходима для устранения недобора грунта после экскавации и выравнивания слоя грунта перед уплотнением. После планировки бульдозер должен оставить такой слой грунта, который после уплотнения обеспечил бы получение проектной отметки дна котлована.

Для планировки используем тот же бульдозер ДЗ-18 с универсальным отвалом, который устанавливается с небольшим перекосом.

Определим производительность по формуле:

Пчэ=(60/tц)*F*Kв2/ч) (7. 1)

Где F — площадь, планируемая за один проход бульдозера, м2;

tц — длительность цикла, мин. Можно принять

tц=2L/V (мин) (7. 2)

обычно бульдозер выполняет планировку со средней, транспортной скоростью. Где L — длина гона (захватки) — длина дна котлована, т. е. L=b=70 м. tц=(2*70*60)/(8,8*1000)=0,95?1 мин.

F=L*(B-b') (м2) (7. 3)

Где B=3,9 м — длина отвала бульдозера (для ДЗ-18), м;

b' =0,5 — перекрытие захваток и уменьшение ширины хода из-за перекоса отвала;

F=70*(3,9−0,5)=238 м2.

Пчэ=(60/1)*238*0,9=12852 2/ч).

Выбор машины для уплотнения дна котлована и определение её производительности

Заключительным этапом работ по устройству котлована является уплотнение его дна. Для уплотнения несвязного грунта используем вибрационные гладковальцевые или комбинированные (вибровалец + пневматики) самоходные катки. Т. к. при экскавации и планировке плотная природная структура грунта нарушается на глубину не более 20 см, считаем что именно такой толщины должен быть уплотняемый слой.

Выбираем вибрационный каток ДУ-10А со следующими характеристиками:

Таблица 5. Технические характеристики вибрационного катка ДУ-10А.

Показатели

ДУ-10А

Тип катка

Самох.

Толщина уплотняемого слоя, см.

20

Ширина уплотняемого слоя, см.

85

Скорость движения, км/ч.

1,8; 3,0

Количество проходов по одному следу

3…6

Масса, т.

1,8

Определяем производительность катка по формуле:

2/ч) (8. 1)

Где Vcp — средняя скорость движения катка при уплотнении (по табл. 5), км/ч;

h=0,2 — толщина уплотняемого слоя, м;

В — ширина полосы уплотнения (по табл. 5), м;

b =0,15 м — перекрытие полосы уплотнения, м;

п=2 — количество проходов по одному следу (по табл. 5)

2/ч).

Разработка графика работ по устройству котлована

Работы ведутся в летнее время, в течение 2 смен по 8 часов, при 5-и дневной рабочей неделе, 1 месяц.

В месяце порядка 40 рабочих смен.

Сменная производительность определяется по формуле:

Пэсмэч*8 (м3) (9. 1)

Где Пэсм — сменная производительность, м3;

Пэч — часовая производительность, м3/ч.

Требуемое количество машино-смен определяется по формуле:

Nмаш-см=V/ Пэсм (машино-смен) (9. 2)

Где Vpc — объем грунта, требующий разработки, м3;

Для снятия растительного слоя.

Определим сменную производительность бульдозера:

Пэсм=66*8=528 м 3

Определим требуемое количество машино-смен для снятия растительного слоя:

Зная Vpc=1090 м3 — объем растительного слоя.

NБмаш-см=1090/528=2,06?2,5 машино-смены.

Для разработки грунта котлована экскаватором.

Экскаватор обратная лопата:

Определим сменную производительность экскаватора:

Пэсм=282*8=2256 м3.

Требуемое количество машино-смен для разработки грунта экскаватором обратная лопата:

NЭмаш-см =22 970/2256=10,18?10,5 машино-смен.

Экскаватор прямая лопата:

Определим сменную производительность экскаватора:

Пэсм=310*8=2480 м3.

Определим объём разрабатываемого грунта, с учётом въезда в котлован:

V=22 970+728=23 698 м3

Требуемое количество машино-смен для разработки грунта экскаватором прямая лопата:

NЭмаш-см =23 698/2480?10 машино-смен.

Для транспортировки грунта автосамосвалом.

Т. к. известно количество автосамосвалов, обслуживающих экскаватор, количество машино-смен автосамосвалов равно произведению количества машино-смен экскаватора на количество обслуживающих его самосвалов:

NАСмаш-см= NЭмаш-см *NАС (машино-смен) (9.3. 1)

Для глухого котлована:

NАСмаш-см=8*10,5=84 машино-смены.

Для открытого котлована:

NАСмаш-см=9*10=90 машино-смены.

Для планировки дна котлована.

Определим сменную производительность бульдозера:

Пэсм=13 529*8=108 232 м2.

Требуемое количество машино-смен для планировки дна котлована:

Nмаш-см=Sk/ Пэсм (машино-смен) (9.4. 1)

Где Sk — площадь дна котлована, м2;

Sk=а*в (м2) (9.4. 2)

Sk=60*70=4200 м2.

NПлмаш-см=4200/108 232=0,04?1 машино-смена.

Для уплотнения дна котлована.

Определим сменную производительность катка:

Пэсм=945*8=7560 м2.

Требуемое количество машино-смен для уплотнения дна котлована:

NУплмаш-см=4200/7560=0,55?1 машино-смена.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой