Разработка технологических решений по устройству котлована

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 70м, ширина 60 м, глубина 5м; 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 8часов, 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: (м3) (2.1) Где Vk – объём котлована, м3; Н – глубина котлована (по заданию 5м), м; а и b– размеры дна котлована (по заданию 70м 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)=24060 (м3). Определение объёма растительного слоя. (м3) (2.4) Где hpc =0,2 — толщина растительного слоя, м. (по заданию) Vpc=79*69*0,2=1090 (м3) Определение объёма грунта, подлежащего обработке. (м3) (2.5) Подставим полученные значения формул 2.1 и 2.4 в формулу 2.5, получим объём грунта, подлежащий обработке: Vp=24060 – 1090=22970 (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. (м3) (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: (м3/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 (с) (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 (с) (3.3) где lтр – путь транспортировки грунтовой призмы, м; lтр=а1/2+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 (с). tпор – длительность порожнего хода бульдозера, с; tпор=(lкоп+lтр+lр)/Vтр (с) (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 (м3/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*β (м) (4.1) Где Нкоп.max – паспортная характеристика высоты разрабатываемого уступа, м; β – 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 копанияНкоп.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 11м. 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: (м3/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). (м3/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*β (м) (5.1) Где Нкоп.max – паспортная характеристика высоты разрабатываемого уступа, м; β=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 копанияНкоп.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 расстоянииLp, 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: (м3/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). (м3/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/tц (м3/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=11,1/2=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: NAC=Пээкс/ПэАС (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=11,1/2=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*Kв (м2/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 (м2/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: (м2/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) (м2/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: Пэсм=Пэч*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 =22970/2256=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=22970+728=23698 м3 Требуемое количество машино-смен для разработки грунта экскаватором прямая лопата: NЭмаш-см =23698/2480≈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=13529*8=108232 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=4200/108232=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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
allbest-referat.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.