Земляные работы по устройству котлована

Неблагоприятные гидрогеологические, климатические и особые условия могут вызвать необходимость выполнения дополнительных процессов, в состав которых входят водоотлив или искусственное понижение уровня грунтовых вод, крепление стенок котлована, рыхление или оттаивание мерзлого грунта и др.

Основным процессом, по которому производится выбор ведущей машины комплекта и увязка выполнения остальных процессов, является разработка грунта.

Исходными данными для проектирования работ по устройству котлована являются:

1. Объем грунта, подлежащего разработке ведущей машиной (Vраз=19732,12).

2. Вид и влажность грунта.(жирная глина(II))

3. Расстояние вывоза излишнего грунта (Lтp=6,4км).

4. Размеры котлована.(50х80м)

Объем грунта Vpaз складывается из объема котлована (Vк) за вычетом величины недобора грунта (Vзач), объема въезда (Vв) и излишков грунта (Δ), оставшихся неразработанными в выемке при вертикальной планировке площадки (если они имеются),т.е.

Vpaз = Vk + Vв + Δ - Vзач.

Принимаем емкость ковша 0.65м3

Принимаем экскаватор ЭО-3323 c гидравлическим приводом и прямой лопатой.

Объем грунта, срезаемого при зачистке дна котлована, м3

Vзач = a b hн ,

где а и b – размеры котлована по дну, м; hн - величина недобора грунта в основании, м,

а=50 м

b=80 м

hн =0.1 м

Vзач =50∙80∙0.1=400 м3

Vpaз=16608,42+488,7+3035-400=19732,12 (м3)

3.2.Выбор ведущей машины

Отыскание эффективных способов выполнения процессов и неразрывно связанного с ними рационального комплекта машин производится исходя из объемов работ, глубины отрываемого котлована, расстояния вывоза грунта и гидрогеологических условий на площадке.

В жилищном строительстве наибольшее распространение для разработки котлованов получили одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша от 0,15 до 1,0 м3. В зависимости от размеров котлована, уровня грунтовых вод и влажности грунта одноковшовые экскаваторы оборудуются различным сменным оборудованием: прямой лопатой, обратной лопатой или ковшом драглайна.

При выборе рабочего оборудования следует учитывать, что производительность экскаватора с прямой лопатой больше, чем с ковшом драглайна или с обратной лопатой аналогичной вместимости. Прямая лопата срезает грунт выше уровня стоянки и чаще всего применяется для разработки грунта естественной влажности с погрузкой его в транспортные средства. При уровне грунтовых вод выше отметки дна котлована прямая лопата может работать при водоотливе или искусственном понижении уровня воды.

Зная вместимость ковша экскаватора, можно установить марку ведущей машины для устройства котлована. При выборе марки предпочтение следует отдавать машинам, выпускаемым в настоящее время промышленностью и имеющим лучшие технические характеристики.

Изложенные выше рекомендации не исключают возможности применения в качестве ведущей машины других средств механизации, которые в конкретных условиях могут оказаться более эффективными. Для отрывки неглубоких котлованов значительной протяженности успешно применяются бульдозеры и скреперы, если расстояние перемещения грунта не превышает рациональной дальности возки для этих машин. При разработке котлованов в грунтах I - III групп с погрузкой в транспортные средства или в отвал можно использовать одноковшовые погрузчики грузоподъемностью от 2 до 10 т. После отыскания марки ведущей машины приводятся ее технические характеристики и рабочие параметры .

Таблица 6 – Технические характеристики и параметры экскаватора ЭО 3323

3.3 Подбор вспомогательных машин

При использовании в качестве ведущей машины одноковшового экскаватора остаются немеханизированными транспортирование грунта и зачистка дна котлована.

Перевозка грунта может осуществляться тракторным, автомобильным или рельсовым транспортом. Решающее влияние на выбор способа транспортирования оказывает дальность возки грунта. Рекомендуемая длина пробега составляет:

а) для тракторов с прицепами - 0,25 - 1,0 км ;

б) для автосамосвалов - 0,5 - 5,0 км ;

в) для рельсового транспорта - 2,0 - 10,0 км.

Количество транспортных средств, потребных для отвозки разрабатываемого грунта, рассчитывается из условия бесперебойной работы землеройной машины и транспорта по формуле

N = tmр / tn,

где tmp - продолжительность цикла работы транспортной единицы, мин; tn - продолжительность погрузки транспорта экскаватором, мин.

Продолжительность рабочего цикла транспорта

tmp = tp + tn + 2 Lтр / vp,

где tp - продолжительность разгрузки транспортной единицы, мин; Lтр -расстояние транспортирования грунта, м; vp - расчетная скорость движения транспорта, м / мин.

При использовании автосамосвалов tp = 1,5 мин. Величина vp может приниматься: при работе в черте города - 20 км / ч, а при работе вне города - 25 - 30 км / ч.

Продолжительность погрузки транспортного средства

tn = nК / n кn,

где n - число экскаваторных циклов в одну мин (прил. 4); кn = 0,92-0,97 коэффициент, учитывающий потери времени на передвижку экскаватора по забою; nк - количество ковшей грунта, погружаемых экскаватором в транспортную единицу (целое число).

Величина nк может быть определена по формуле

nк = Q / g Vэк,

где Q - грузоподъемность самосвала, т; g - плотность разрабатываемого грунта, т / м3 (прил. 1); Vэк - объем грунта в ковше экскаватора

Загрузка транспортных средств проверяется путем расчета процента использования их по грузоподъемности, Кг, %:

Кг = 100 Ртр / Q,

где Ртр - масса загружаемого грунта в кузов транспорта, т,

Ртр = Vэк nк g .

Перегруз транспортных средств не должен превышать 5 %, а недогруз - 10 %. При нарушении этого условия изменяется количество загружаемых в кузов самосвала ковшей грунта или принимается другая марка транспортного средства.

Для грубой зачистки дна котлована механизированным способом может использоваться бульдозер, который перемещает грунт к экскаватору или удаляет его сам (при небольшой глубине котлована, наличии въезда и малых расстояниях перемещения). В небольших котлованах без въезда планировка дна производится вручную.

После подбора вспомогательных машин выписываются их технические характеристики и приводится состав комплекта средств механизации для отрывки котлована с указанием номенклатуры машин, их марок и количества.

N = 30,12/3,02=9,97=10 (шт.)

tmp = 1,5+3,02+2*6400*60/(30*1000)=30,12=31 (мин)

tn = 7/2,44*0,95=3,02 (мин.)

nк = 7/(1,75*0,55)=7,27=7 (ковшей)

Ртр = 1,75*0,55*7=6,74 (т)

Кг = 96,25%

Таблица 7 – Технические характеристики и параметры автомобиля-самосвала КамАЗ-55102

Таблица 2.1 – Технические характеристики и размерные параметры катков

Таблица 2.2 – Технические характеристики и размерные параметры рыхлителей

Таблица 2.3.– Технические характеристики и размерные параметры бульдозера

3.4.         Проектирование экскаваторных работ

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами производится проходками, состоящими из последовательных забоев.

Рис.11. – Рабочие параметры и профили забоя экскаваторов с прямой лопатой и канатным управлением: Rp = 6,8м - радиус резания; Rв =5,4м - радиус выгрузки; Н=7,66м – высота резания; Нк - глубина резания; Нв =4,2м - высота выгрузки

Экскаваторным забоем называется пространство, ограниченное радиусом действия рабочего оборудования машины, а проходкой -траншея, образуемая при последовательной срезке грунта и периодическом перемещении экскаватора вдоль выемки. Экскаваторный забой включает место расположения землеройной машины, часть разрабатываемого с данной стоянки массива грунта и площадку для размещения транспортного средства (при погрузке грунта в транспорт) или отвала (при разработке грунта навымет). Профиль забоя зависит от основных рабочих параметров экскаватора (рис.11).

Рис.12. - Проходка экскаватора, оборудованного прямой лопатой: боковая

При большой ширине выемки рекомендуется использовать по возможности боковые проходки, которые позволяют значительно уменьшить угол поворота экскаватора и облегчить работу транспортных средств (рис.12)

Требуется запроектировать разработку котлована экскаватором ЭО –3323, оборудованным прямой лопатой.

Размеры котлована: ширина поверху с = 53,9 м, по дну а = 50 м, глубина Нк = 3,9 м.

По справочной литературе определяем основные размерные параметры экскаватора ЭО – 3323

1. Наибольший радиус резания R = 6,8 м.

2. Радиус резания на уровне стоянки Rct = 4,5 м.

3. Наибольшая высота копания Н = 7,66 м.

Затем проверяем условие, выраженное формулой

с / R = 53,9 / 0,9 × 6,8 = 8,81 > 3,5.

Следовательно котлован необходимо разрабатывать несколькими проходками: первая проходка - лобовая, последующие - боковые.

Рассчитываем ширину лобовой и боковой проходок на уровне стоянки экскаватора по формулам

В ст.л = 2 × Rct

Bст.б = 1,7 × Rcт.

Вст.л = 2 × 0,9 × 4,5 = 8,1 м

Вст.б = 1,7 × 0,9 × 4,5 = 6,89 м.

Часть ширины котлована понизу, приходящаяся на долю боковых проходок, составляет

а - Вст.л = 50 - 8,1 = 41,9 м .

Находится количество боковых проходок

Nб = (а - Вст.л) / Вст.б = 41,9 : 6,89 = 6,08

Принимаем 6 полных боковых проходки и неполная лобовая, ширина которой понизу

Вст.л = а - Nб × Вст.б = 50 - 7 × 6,89 = 8,66 м

Так как глубина котлована, равная 3,9 м, не превышает наибольшей высоты копания (Н = 7,66 м), то котлован отрывается в один ярус.

После определения типа проходок и их размеров проектируется технологическая схема экскаваторных работ. Для этого на плане котлована показывается положение осей движения экскаватора и транспортных средств, производится расстановка машин в забое и отыскивается средний угол поворота экскаватора.

Места стоянок транспортных средств выбираются так, чтобы можно было получить наименьший угол поворота. Для нахождения среднего угла поворота на плане забоя отмечается центр тяжести объема грунта, разрабатываемого с одной стоянки, и центр кузова транспортной единицы. Искомым будет угол между линиями, соединяющими найденные центры с осью вращения экскаватора (рис. 9).

Проектирование организации работ по отрывке котлована должно вестись с обязательным соблюдением правил техники безопасности. Подачу транспорта под погрузку при боковом забое следует осуществлять навстречу перемещению экскаватора. Не допускается перенос ковша над кабиной автомашины, не защищенной козырьком. Место остановки автосамосвала под погрузку должно фиксироваться на местности вешкой, местоположение которой отмечается на схеме забоя.

Для отвода воды каждая проходка должна иметь встречный продольный уклон не менее 0,003 в сторону начала разработки. При невозможности обеспечения продольного уклона дну придается поперечный уклон, равный 0,02-0,05, в сторону соседней ранее разработанной проходки.

4.                Организация труда рабочих

4.1.         Составление ведомости трудоёмкости работ

Целью составления производственной калькуляции является определение трудоемкости и машиноемкости, а также размера заработной платы рабочих как по отдельным процессам, так и по земляным работам в целом. Основанием для разработки калькуляции служат объемы работ по каждому процессу, способы их выполнения и нормы ЕНиР.

Трудоемкость работ по каждому процессу рассчитываем по формуле, чел-ч

T = Hвp × V × K

где Hвp - норма времени, чел-ч; V – объем работ в измерителях ЕНиР;

K - поправочный коэффициент или произведение коэффициентов, отражающих условия производства.

В конце ведомости определяем общие трудозатраты по планировке площадки и устройству котлована, а также по всему комплексу земляных работ.

4.2 Построение графика производства земляных работ

В основу составления графика работ по планировке площадки и отрывке котлована должны быть положены принципы:

а) поточное выполнение работ в строгой технологической последовательности;

б) максимальное совмещение во времени отдельных процессов;

в) не менее, чем двухсменная работа ведущих машин комплектов и выполнение ими норм выработки на 100-130 %;

г) строгое соблюдение правил охраны труда.

Форма графика производства работ по планировке площадки приведена в табл. 9

Левая текстовая часть графика заполняется на основе ведомости трудоемкости работ. При этом в столбце “Состав бригады” показывается общее количество рабочих, занятых управлением всеми машинами соответствующего звена комплекта в обе смены.

Заполнению графической части предшествует определение срока работ по каждому процессу.

Продолжительность работы равна, дни

t = T / Np α K1

где Т - трудоемкость процесса, чел - смены; Np - количество рабочих в одну смену; α - число смен работы в течение суток; K1 = 1,1-1,3 - коэффициент перевыполнения норм

Полученные продолжительности работ округляются до целого числа, и производится взаимоувязка строительных процессов во времени в соответствии с технологической последовательностью их выполнения.

При этом работы, осуществляемые одновременно (разработка грунта скреперами и использование толкачей, отрывка котлована экскаватором и транспортирование грунта самосвалами), показываются на графике параллельными линиями толщиной не менее 2 мм, а остальные процессы - со сдвижкой не менее, чем на один день с целью соблюдения требований техники безопасности.

Над линиями графика проставляется продолжительность работ в днях с учетом простоев машин из-за отсутствия необходимого фронта работ.

Продолжительность работы равна, дни

t1 = 17,25/ 1 × 1 × 1,3 = 13,27 = 14 дн

t2 = 15,37 / 1 × 1 × 1,3 = 11,82 = 12 дн

t3 = 440,74 / 6 × 2 × 1,3 = 28,25 = 29       дн

t4 = 146,60 / 2 × 2 × 1,3 = 28,19 = 29       дн

t5 = 51,56 / 2 × 1 × 1,3 = 19,83 = 20 дн

t6 = 6 / 1 × 1 × 1,3 = 4,6 = 5 дн

t7 = 38,18 / 1 × 2 × 1,3 = 14,68 = 15 дн

t8 = 420,03/11 × 2× 1,3 = 14,68 = 15 дн

t9 = 0,12/1 × 1 ×1,3 = 0,09 = 1 дн

Полученные продолжительности работ округляем до целого числа, и производим взаимоувязку строительных процессов во времени в соответствии с технологической последовательностью их выполнения. При этом работы, осуществляемые одновременно (разработка грунта скреперами и использование толкачей, отрывка котлована экскаватором и транспортирование грунта самосвалами), показываются на графике параллельными линиями толщиной не менее 2 мм, а остальные процессы - со сдвижкой не менее, чем на один день с целью соблюдения требований техники безопасности.

Над линиями графика проставляем продолжительность работ в днях с учетом простоев машин из-за отсутствия необходимого фронта работ. Простои вспомогательных машин скреперного комплекта возникают из-за того, что рыхлитель не может разрыхлять следующий слой до тех пор, пока скрепер не снимет предыдущий разрыхленный слой грунта. Аналогичным образом могут возникать перерывы в работе катка, который не сможет завершить работу раньше, чем будет закончена отсыпка последнего слоя насыпи скреперами.

4.3 Определение состава комплексной бригады рабочих

В целях улучшения организации труда и более полного использования машин земляные работы следует выполнять укрупненными комплексными бригадами. Установление состава такой бригады сводится к определению профессии, квалификации (разряда) и количества рабочих каждого разряда.

Численный состав специализированного звена, занятого управлением отдельным звеном машин, рассчитываем по формуле

N с.з. = m N α ,                                                                                (30)

где m - количество рабочих, управляющих одной машиной; N - количество машин в звене; α - число смен работы в течение суток.

Полученный качественный и количественный состав звеньев и бригады сводим в табл. 10.

Таблица 10 – Состав комплексной бригады рабочих

4.4 Разработка мероприятий по технике безопасности

1. При выполнении земляных и других работ, связанных с размещением рабочих мест в выемках и траншеях, необходимо предусматривать мероприятия по предупреждению воздействия на работников следующих опасных и вредных производственных факторов, связанных с характером работы:

q     обрушающиеся горные породы (грунты)

q     падающие предметы (куски породы)

q     движущиеся машины и их рабочие органы, а также передвигаемые ими предметы

q     расположение рабочего места вблизи перепада по высоте 1,3 м и более

q     повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека

q     химические опасные и вредные производственные факторы.

2. При размещении рабочих мест в выемках их размеры, принимаемые в проекте, должны обеспечивать размещение конструкций, оборудования, оснастки, а также проходы на рабочих местах и к рабочим местам шириной в свету 0,6 м, а на рабочих местах – также необходимое пространство в зоне работ.

3. Для прохода людей через выемки должны быть устроены переходные мостики в соответствии с требованиями СНиП 13-03.

4. Перед допуском работников в выемки глубиной более 1,3 м ответственным лицом должно быть проверено состояние откосов.

5. При разработке выемок в грунте одноковшовым экскаватором высота забоя должна определяться ППР с таким расчетом, чтобы в процессе работы не образовались “козырьки” из грунта.

6. При работе экскаватора не разрешается производить другие работы со стороны забоя и находиться работникам в радиусе действия экскаватора плюс 5 м.

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

8. Запрещается разработка грунта бульдозерами и скреперами при движении на подъем или под уклон, с углом наклона более указанного в паспорте машины.

9. Строительные машины, транспортные средства, производственное оборудование и т. д. должны соответствовать требованиям государственных стандартов по безопасности труда, а вновь приобретаемые – как правило, иметь сертификат на соответствие требованиям безопасности труда.

10. Машины, транспортные средства, производственное оборудование и другие средства механизации должны использоваться по назначению и применяться в условиях, установленных заводом – изготовителем.

5. Расчёт технико-экономических показателей

Для оценки качества принятых проектных решений существует система технико-экономических показателей. В курсовом проекте рассчитываем следующие показатели:

- общую трудоемкость работ;

- трудоемкость разработки 100 м3 грунта;

- выработку одного рабочего за смену;

- продолжительность работ.

Расчет показателей ведется раздельно по скреперному и экскаваторному комплектам. Кроме того, для оценки принятых решений определяем два вида показателей: нормативные и проектные.

1. Общая нормативная трудоемкость работ (Тн) в чел-сменах устанавливается по калькуляции (табл. 8), а плановая трудоемкость (Тn) рассчитывается по формуле, чел-смен

Tn=∑m t N α + ∑ mp tp α,

Скреперный комплект

Tn = ( 1×14×1×1 ) + (1×12×1×1) + (1×29×6×2) + (1×29×2×2) + (1×20×2×1) + ( 1×5×1×1)= 520   (чел-смен)

Тн = 5420,17 (чел-ч) =678 чел-смен

Экскаваторный комплект

Tn =(1×15×1×2) + (1×15×11×2) + (1×1×1×1) = 361 (чел-смен)

Тн = 3666,66 (чел-ч) =459 чел-смен

где m - число рабочих, управляющих одной машиной в данном звене комплекта; t - продолжительность работы этого звена по графику, дни; N - количество машин в звене, шт; mр - число рабочих, занятых выполнением немеханизированного процесса; tp - продолжительность этого процесса по графику, дни; α – число смен работ в сутки.

2. Трудоемкость разработки 100 м3 профильного объема грунта, чел смен 100 м3

Нормативная: Тен = 100 Тн / Vпроф;

Проектная: Теn = 100 Тn / Vпроф ,       

где Vпроф - профильный объем разрабатываемого грунта, м3.

Профильным объемом или кубатурой называется общий объем выемок в плотном теле и насыпей в состоянии остаточного разрыхления.

Для скреперного комплекта

V проф = Vo (2 + ч / 100)

V проф = 95929 × ( 2 + 7/100 ) = 198573,03 м3       

где Vo - объем грунта, разрабатываемого и перемещаемого скреперным комплектом, м3, ч - коэффициент остаточного разрыхления.

Для экскаваторного комплекта

Vnpoф = Vк + Vв + ∆

Vnpoф = 16608,42+411,74+1349= 18369,16 м3       

где Vк - объем котлована, м3; Vb - объем въезда, м3; ∆ - объем излишков грунта в области выемки, разрабатываемый экскаватором, м3.

Таким образом трудоёмкость разработки будет определяться:

Нормативная

Тен = 100 Тн / Vпроф

Скреперный комплект

Тен = 100 × 678 / 198573,03 = 0,34 (чел-смен / 100 м3)

Экскаваторный комплект

Тен = 100 × 459 / 18369,16 = 2,50 (чел-смен / 100 м3)

Проектная: Теn = 100 Тn / Vпроф ,       

Скреперный комплект

Теn = 100 × 520 / 198573,03 = 0,26 (чел-смен / 100 м3)

Экскаваторный комплект

Теn = 100 × 361 / 18369,16 = 1,97 (чел-смен / 100 м3)

3. Выработка одного рабочего за смену, м3 / чел–смен:

Нормативная

Вн = Vпроф / Тн

Скреперный комплект

Вн = 198573,03 / 678 = 292,88 (м3/чел-смен)

Экскаваторный комплект

Вн = 18369,16 / 459 = 40,02 (м3/чел-смен)

Проектная

Bn = Vnpoф / Tn

Скреперный комплект

Bn = 198573,03/ 520 = 381,87 (м3/чел-смен)

Экскаваторный комплект:

Bn = 18369,16 / 361 = 50,88 (м3/чел-смен)

4. Продолжительность работ в днях.

Данный показатель определяется по всему комплексу земляных работ. За нормативную продолжительность (tн) принимается директивный срок работ, а плановая продолжительность (tn) устанавливается по графику производства земляных работ.

Рассчитанные в записке технико-экономические показатели сводятся в таблицу и выносятся на чертежный лист.

Список литературы:

1.        Янковский Ф.И. Проектирование работ по вертикальной планировке площадок и возведению земляных сооружений. Учебное пособие. – Хабаровск., 2003.

2.        ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы. – М., 1989.

3.        Земляные работы: Справочник строителя / Под ред. А.К. Рейша. 2-е изд., перераб. и доп. – М., 1984.

4.        Беляков Ю.И. Земляные работы / Ю.И. Беляков, А.Л. Левинзон, В.А. Галимуллин. – М., 1990.

5.        Методические указания по разработке типовых технологических карт в строительстве. – М., 1987.

6.        Руководство по разработке типовых технологических карт в строительстве / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. – М., 1976.

7.        Руководство по производству земляных работ одноковшовыми экскаваторами / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. – М., 1976.

8.        Руководство по производству земляных работ скреперами / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. – М., 1976.

9.        СниП III – 4-80. Техника безопасности в строительстве. – М.,1992.

Страницы: 1, 2, 3, 4