Проектирование технологических процессов производства земляных работ

земляные работы.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра строительного производства
Расчетно-пояснительная записка:
Проектирование технологических процессов производства земляных работ
Принял: к. т. н. доцент
Состав курсовой работы3
Расчет объемов земляных работ5
1. Определение типа и параметров земляного сооружения5
2 Расчет объема земляных работ6
3. Проектирование временных кавальеров для хранения грунта7
Выбор комплекта машин для экскавации грунта7
1. Общие сведения о технических характеристиках и параметрах землеройных машин7
2 Выбор одноковшового экскаватора9
2. Расчет забоя одноковшового экскаватора «драглайн»10
3 Расчет производительности экскаватора11
4. Выбор автосамосвала13
5. Разработка грунта растительного слоя15
6 Выбор монтажного крана16
Организация и календарное планирование строительства18
1. Общие положения18
1 Календарный график в технологической карте на выполнение работ нулевого цикла18
3 Календарное планирование19
Состав курсовой работы
В состав курсовой работы входят следующие разделы:
Уточнение исходных данных.
Определение объемов земляных работ и расчет схем размещения земляных масс.
Выбор способа комплексно-механизированного производства земляных работ и обоснование его.
Подбор комплекта машин и механизмов для разработки котлованов или траншей.
Мероприятия по охране труда при производстве земляных работ.
Основная цель курсовой работы – закрепить знания по разделу «Земляные работы» курса «Технология строительных процессов возведения и реконструкции зданий» развить у студента навыки самостоятельной творческой работы и инженерного подхода к решению конкретных технических задач.
Курсовая работа по своему характеру отличается от реального проектирования так как ее содержание определяется учебными целями и требованиями программы по технологии строительного производства. Особое внимание в работе уделяется методике подсчета объемов и трудоемкости работ подбору комплекта машин и механизмов для ведения комплексно-механизированного производства земляных работ построению схем их работы и определению стоимости работ.
Расстояние до отвала грунта
Материал дорожного покрытия
Размеры фундаментов в плане:
Характеристика грунтов
Наименование грунтов по слоям
при механизированной разработке
(см. ЕНиР сб. Е2 вып. 1 табл. 1)
при ручной разработке
(см. ЕНиР сб. Е2 вып. 1 прил. 1)
без корней и примесей
Средняя плотность в плотном состоянии
кгм3 (см. ЕНиР сб. Е2 вып. 1 табл. 1)
Показатели крутизны откосов
(см. СНиП 12-04–2002 табл. 1)
Показатели увеличения объемов грунта:
первоначальное увеличение объема
грунта после разработки kп %
(см. ЕНиР сб. Е2 вып. 1 прил. 2)
остаточное разрыхление грунта kо %
Расчет объемов земляных работ
1. Определение типа и параметров земляного сооружения
В зависимости от конструкции и размеров фундаментов и их элементов определяются конфигурация и размеры выемки. При проектировании земляных сооружений необходимо обеспечить безопасные условия работы машин землекопов и монтажников размещение на дне выемки опалубки для устройства монолитных фундаментов возможность перемещения строительных машин между траншеями отдельными котлованами и фундаментами.
Для выемок с откосами расстояние до боковой поверхности конструкции с учетом гидроизоляции опалубки креплениями и т. п. принимаем 07 м.
Для определения типа сооружения выполняем разрезы по соседним осям шагов и пролетов (разрез 1-1 разрез 2-2).
Целики грунта оставляем т.к. расстояние позволяет обеспечить безопасные условия труда: для организации движения автосамосвала грузоподъемной машины и бульдозера с учетом возможности обрушения откоса ширина проезда должна составлять не менее 45 м. Так как с1 и с2 больше 45 м разрабатываем котлованы под каждый фундамент.
2 Расчет объема земляных работ
Объем выемок м3 можно определить по их средним размерам в плане и глубине разработки:
Объем Vд работ доработки выполняемых вручную определяется по следующим формулам:
для песчаных грунтов:
Объем работ при срезке растительного слоя м3
где K – поперечный и l – продольный разрезы площадки определяемые после выполнения расчетов минимального размера строительной площадки.
Общий объем механизированных земляных работ м3:
Объем грунта для обратной засыпки Vз :
где Vф – объем фундаментов; kо – коэффициент остаточного разрыхления грунта.
Если для обратной засыпки используется вынутый при экскавации грунт определяется объем транспортировки грунта Vт:
Объем грунта в кавальерах:
Рекомендации к уплотнению:
Так как грунт – песок уплотнение грунта производится вручную с использованием виброплит. Толщина уплотняемого слоя 02 м при заданном коэффициенте уплотнения 098. Конкретное значение числа проходов и время воздействия устанавливается опытным путем.
3. Проектирование временных кавальеров для хранения грунта
Временные кавальеры служат местом хранения грунта для обратной засыпки. Между кавальерами в зависимости от технологических потребностей оставляются проходы шириной не менее 1 м или проезды шириной 4 Поперечное сечение насыпи принимаем треугольным. В один кавалер буде складироваться грунт из 5-и выемок следовательно объем грунта:
Для кавальеров по краям от выемок А и Е:
Высота кавальера - 25 м ширина – 5 м.
Площадь поперечного сечения:
Длина кавальера – 685 м.
Для кавальеров между осями Б-В и Д-Е:
Высота кавальера - 35 м ширина – 7 м.
Длина кавальера – 70 м.
Кавальеры располагаем в поперечном направлении между осей земляных сооружений: Б-В Г-Д и по краям от выемок по осям А и Е. Всего на строительной площадке 6 кавальеров для временного хранения грунта.
Выбор комплекта машин для экскавации грунта
1. Общие сведения о технических характеристиках и параметрах землеройных машин
Рабочий процесс землеройных машин состоит из последовательно выполняемых операций: отделения грунта от массива и его захвата перемещения укладки в сооружение отвал или транспортное средство и возвращения в исходное положение. Укладка сопровождается его уплотнением.
Многообразие условий производства земляных работ приводит к созданию большого количества типов этих машин с различными параметрами.
Техническая характеристика машины – это документ содержащий информацию о технических эксплуатационных эргономических и экологических параметрах машины обеспечивающих возможность принятия решения об эффективном использовании машины для выполнения требуемых технологических операций в зависимости от условий эксплуатации.
Параметрами машины называются единицы информации или величины характеризующие конкретные технико-эксплуатационные возможности машины при выполнении соответствующих технологических операций. Для землеройных машин различают главные основные и вспомогательные параметры.
Главными параметрами называют параметры которые в наибольшей степени определяют технологические возможности машин. Это в первую очередь масса машин m мощность силовой установки N (или суммарная мощность основных двигателей при электроприводе) и др. У экскаваторов скреперов к главным параметрам относят также вместимость ковша q а у фронтальных погрузчиков – грузоподъемность Q.
Основными параметрами называют параметры которые необходимы для выбора машин при определенных условиях их эксплуатации. Основные параметры включают в себя главные параметры определяющие проходимость и маневренность усилия на рабочем органе основные рабочие размеры машин. Маневренность и проходимость машин в первую очередь характеризуются их давлением на грунт в рабочих и транспортных режимах преодолеваемым углом подъема машины скоростями передвижения и наименьшим радиусом поворота. Геометрическими размерами определяющими проходимость и маневренность являются габаритные размеры в транспортном положении колея база дорожный просвет углы въезда и съезда. Рабочие размеры одноковшовых экскаваторов характеризуются радиусами и высотой (или глубиной) копания радиусом и высотой выгрузки; бульдозеров и автогрейдеров – шириной и высотой отвалов. К основным параметрам также относятся эргономические и экологические характеристики машин обеспечивающие возможность использования машин в том или ином регионе (требования чистоты вредных выбросов двигателя требования безопасности для работы оператора и др.).
Вспомогательными параметрами называют параметры характеризующие условия технического обслуживания ремонта перебазирования сервиса и др. Главные параметры землеройных машин определяются государственными стандартами (с 2010 г. государственными техническими регламентами).
2 Выбор одноковшового экскаватора
Выбор экскаватора его ходового и рабочего оборудования зависит от размеров выемки объемов работ условий разгрузки ковша при работе навымет и в транспорт группы трудности разработки грунта и его влажности.
Наибольшая вместимость ковша ограничивается шириной проходки по дну выемки. Для драглайна:
Соотношение длины lk ширине bk и высоте hk драглайна следующее:
lk : bk : hk = 12 :1: 08.
Объем ковша экскаватора q рекомендуется выбирать в зависимости от объема работ Vэ согласно табл. 4.
При 31324м3 q = 1 м3
Для выбора по технической характеристике предварительно принимается:
Rk* ≥ (9407) + 1м = 1307 м
где а3 – ширина проходки по верху;
Техническая характеристика экскаватора ЭO-4112
Группа разрабатываемого грунта
Вместимость ковша q м3
Глубина копания Hк м
Наибольший радиус копания Rк м
Радиус задней части поворотной платформы rк м
Расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения rш м
Высота оси пяты стрелы hш м
Усилие на зубьях ковша So кН
Угол наклона стрелы град
Продолжительность цикла сек
Ширина поворотной платформы
2. Расчет забоя одноковшового экскаватора «драглайн»
Как и «обратная лопата» «драглайн» разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки. Но поскольку его стрела значительно длиннее а ковш соединяется с ней гибкой связью имеются некоторые особенности определения его технологических возможностей.
Наименьший радиус копания на уровне стоянки Rст определяется так же как и для «обратной лопаты». Расстояние от оси вращения поворотной платформы до бровки откоса Rст должно быть не меньше чем:
Rст ≥201 + 1 = 301 м
где l0 – расстояние от оси вращения до передней опоры экскаватора.
У гусеничных машин l0= + Б2 (01 015) м
где Б – продольная база машины.
Тогда наименьший радиус копания по дну проходки:
Rнmin ≥ 351 + 28*1 =631 м
Наибольший радиус копания Rр определяется по формуле:
Rр = lс cosα + (lс sin α + hш )tg + rш
Rр = 137*cos45 + (137*sin45 + 15)tg15 + 1 = 1333 м
Так как наибольший радиус копания по дну траншеи Rн равен Rр то
Lп =129 – 631 = 702 м
Радиусы выгрузки в транспорт и кавальер равны и составляют
Rв = rш + lс cosα – hk 2
Rв = 1 + 137*cos45 – 082 = 124 м
где hк – высота ковша «драглайна»; hк 08 * 1 = 08 м
Наибольшая высота выгрузки hв определяется длиной стрелы и углом ее наклона а также размерами ковша с упряжью. Для предварительных расчетов можно принять что высота выгрузки не превышает:
hв ≤ (lc sin α + hш ) lк.у.
hв ≤ (137*sin45 +15) – 18 = 939 м
3 Расчет производительности экскаватора
По результатам расчета забоя делается окончательный выбор
экскаватора после чего рассчитывается нормативная и эксплуатационная производительность машины.
Для расчета нормативной производительности м3см применяется зависимость:
Для расчета эксплуатационной производительности экскаватора м3см рекомендуется использовать зависимость:
где Tц – время рабочего цикла с; k° – коэффициент учитывающий угол поворота на разгрузку; kв – коэффициент использования экскаватора по времени в смену; при разработке навымет kв = 09; при работе в транспорт с погрузкой на одну сторону kв = 083; на две стороны kв = 085; коэффициент наполнения ковша kн не может превышать значения приведенные в прил. 2 и зависит от условий наполнения ковша в спроектированном забое.
Для успешного наполнения ковша нужно чтобы соблюдалось условие:
где bк – ширина ковша; L* – необходимый путь наполнения ковша в забое;
hc – толщина снимаемой стружки.
Возможная толщина стружки определяется из зависимости:
где = 07So для драглайна = 017 МПа = 170 кНм2 (прил.2)
Тогда можно найти необходимый путь наполнения ковша:
Ковш экскаватора с рабочим оборудованием «драглайн» наполняется на пути L значительно превышающим путь наполнения ковша у «обратной и прямой лопаты» (рис.):
где Lп – шаг перемещения экскаватора в забое.
4. Выбор автосамосвала
Выбор автосамосвала как части комплекта машин при производстве земляных работ базируется на соответствии его параметров (вместимость и высота кузова грузоподъемность) ранее выбранному экскаватору. Число циклов экскаватора необходимых для загрузки автосамосвала зависит от расстояния транспортирования и принимается в пределах 3–9оптимально 4–6 шт.
Заполняется сравнительная таблица с учетом всех показателей и выбирается вариант с наибольшим фактическим коэффициентом наполнения кузова.
где n – оптимальное число ковшей; q – вместимость ковша экскаватора
м3; kн – коэффициент наполнения ковша экскаватора
Масса грунта Gг в кузове автосамосвала не должна превышать его грузоподъемность G более чем на 5 %:
где kвл – коэффициент учитывающий влажность грунта = 1.
Техническая характеристика автосамосвала КамАЗ-5511
Вместимость кузова м3
Погрузочная высота м
Продолжительность разгрузки с маневрированием мин
Время установки под погрузку мин
Для обеспечения бесперебойной работы экскаватора являющегося ведущей машиной необходимо определить потребность в транспортных средствах.
Если экскаватор работает одновременно навымет и в транспорт то число самосвалов:
где Пн Пт – производительность экскаватора при работе навымет и в транспорт; Vн Vт – объем грунта разрабатываемого навымет и в транспорт.
Продолжительность цикла автосамосвала Tа:
где tп = n Tц ; Lт – дальность транспортировки; Vср – средняя скорость движения автосамосвала груженого и без груза tм – время маневрирования автосамосвала под погрузку
График движения автосамосвалов
5. Разработка грунта растительного слоя
Плодородный слой до начала основных земляных работ должен быть снят в пределах строительной площадки и перемещен в отвалы для последующего использования при рекультивации или повышения плодородности сельскохозяйственных угодий. Допускается не снимать плодородный слой при его толщине менее 10 см на обводненных участках и при разработке траншей шириной по верху 1 м и менее.
Так как толщина растительного слоя составляет 20 см то выбираем трактор Т-130 в табл.2.1.14 приложения 2 а на его базе подбираем бульдозер марки ДЗ-28.
Техническая характеристика бульдозера ДЗ-28
Наименование показателя
Масса бульдозерного оборудования
Для нахождения габаритов кавальеров формы неправильной пирамиды с отношением откоса к высоте 1:1 задаемся высотой 201 м. Объем растительного слоя срезающим бульдозером равен 3600 м3 на две стороны по 1800 м3 длина 150 м. Отсюда находим площадь сечения фигуры = 12 м2.
Для правильной организации работ разрабатываемый участок разбивается на «карты» шириной не более 60 м и не менее 30 м из условий наполнения отвала а временные отвалы располагаются по возможности на минимальном удалении от границы участка расчистки. На захватках бульдозер разрабатывает грунт по челночной схеме а затем транспортирует во временный отвал. Ширина проходки B принимается на 03–05 м меньше длины отвала бульдозера В. После снятия грунта растительного слоя необходимо выполнить предварительную планировку строительной площадки.
6 Выбор монтажного крана
Установка фундаментных блоков или плит производится в основном автомобильными самоходными стреловыми и башенными кранами.
Для строповки элементов фундамента под колонны целесообразно использовать четырехветвевой строп при этом высота строповки hc определяется согласно схеме на рис. Наибольший угол между стропами 2 рекомендуется принимать в пределах:
а расстояние lc между грузозахватным (чалочным) крюком или карабином и кольцом или скобой надеваемой на крюковую подвеску крана должно быть в пределах 5 м. Отсюда находим высоту строповки и угол между тросами.
Для выбора монтажного крана определяются необходимые высота подъема Hп м грузоподъемность Q т рабочий вылет Lр м. Наименьшая высота подъема складывается из высоты монтируемого элемента фундамента hэ безопасной высоты перемещения груза hб и высоты строповки hс:
Безопасная высота перемещения определяется наибольшей высотой имеющегося в рабочей зоне препятствия hпр:
Hп ≥ 05 + 25 + 48 = 78 м для плиты
Отдельно для стакана:
Hп ≥ 27 + 25 + 493 = 1013 м
L = 9 м – минимальный вылет крюка
Вылет крюка – расстояние от оси поворотной платформы монтажного крана до крюка.
Необходимая грузоподъемность:
где Qэ – вес монтируемого элемента Qгз – вес грузозахватываемого приспособления.
Так как вес четырехветвевого стропа не превышает 5 % от веса
поднимаемого груза то можно использовать формулу Q ≥ 105Qэ .
Qплиты = 24*145*05*22 = 383 т
Qстакана = 14*095*23*22 = 543 т
Монтажный кран выбирается с учетом необходимой грузоподъемности Q = 57 т на рассчитанных вылете L = 9м и высоте подъема Hп=102 м.
По диаграмме грузоподъемности автомобильных кранов выбираем кран
Техническая характеристика автомобильногокрана КС-4562
КС-4562 стрела 14 м
поворотной платформы rк м
Расстояние от оси вращения до
оси шарнира стрелы rш м
Высота шарнира стрелы hш м
Длина опорного контура м:
Ширина опорного контура м:
Высота по кабине машиниста hк м
Рабочая зона α град:
Организация и календарное планирование строительства
К календарному планированию (КП) в строительстве относятся все документы по планированию в которых на основе объемов строительно-монтажных работ (СМР) принятых организационных и технологических решений определены последовательность и сроки осуществления строительства.
1 Календарный график в технологической карте на выполнение работ нулевого цикла
Календарный график представляет собой такой проектно-технологический документ который определяет продолжительность последовательность производства строительно-монтажных работ их взаимоувязку а также потребность (с распределением по времени) в материальных технических трудовых и других ресурсах используемых в строительстве. В отличие от календарного плана являющегося частью проекта организации строительства график составляется пооперационно с учетом количества рабочих дней на каждую операцию.
Выбираем строительные машины и механизмы необходимые для выполнения работ нулевого цикла и в табличной форме рассчитываем затраты труда и машинного времени на каждую операцию по ЕНиР.
Затраты труда рабочих рассчитываются в зависимости от способа выполнения работ: вручную или с применением строительной техники. Затраты труда машинистов зависят от состава звена машинистов управляющих крупными строительными машинами автономно или с участием рабочего звена.
Расчет затрат труда и машино-смен осуществляется по формуле:
где Q – затраты труда в чел.-дн.; Hвр – затраты труда в чел. ч на едини-цу измерения работ по ЕНиР; V – объем выполняемых работ в единицах измерения ЕНиР; 8 – условное количество часов в смену.
где Q – затраты труда машинистов; N – количество машинистов в звене; Мсм – количество машино-смен.
Определение затрат труда и машинного времени
Количество машино-смен механизированных работ
Количество единиц по ЕНиР
Срезка растительного слоя бульдозером
Разработка и перемещение растительного слоя бульдозером
Разработка экскаватором в отдельных выемках ЭО драглайн
Доработка дна котлована
Установка фундаментных плит и стаканов
Монтажники 4 3 2 разрядов Машинист крана 6 разряда
Засыпка грунтом котлованов
3 Календарное планирование
Календарный график в общем случае состоит из следующих основных частей это:
) таблица исходных данных для разработки календарного графика которая включает:
*перечень выполняемых работ с характеристикой физического объема затрат труда и машинного времени;
*расчетные показатели выполнения этих работ (тип и количество машин количество машино-смен осваиваемые этими машина-ми в зависимости от их количества и рабочих смен в сутки состав и количество исполнителей и продолжительность в днях);
)календарный график (КГ) соответствующий перечню исполнителей в таблице исходных данных. В графике отображаются порядок взаимосвязь и продолжительность работы исполнителей (а не видов работ так как один и тот же исполнитель может выполнять в одном и том же составе несколько видов работ).
Разработка календарных графиков по исполнителям и в масштабе времени обеспечивает возможность построения номограмм характеризующих эффективность и равномерность использования рабочих и других материально-технических ресурсов (электроэнергии водоснабжения теплоснабжения бытовых помещений и складов) по времени.
Для построения календарных графиков и номограмм широко используются линейные модели построенные в масштабе времени. Линейный календарный график представляет собой матрицу которая показывает в горизонтальном направлении продолжительность работы исполнителей а вертикальном направлении – рабочие дни по порядку и привязку их к календарю.
Продолжительность выполнения работ определяется следующим образом:
Немеханизированные работы:
где Т – количество дней; Q– затраты труда в чел.-дн.; N – количество
человек выполняющих работу.
Для определения количества рабочих при выполнении работы в определенный срок:
механизированный процесс:
где Т – количество дней; Мсм – количество машино-смен; m – количество смен в сутки; n – количество машин работающих одновременно.
Исходные данные для составления календарного плана
Количество машино-смен
Состав звена и количество
Машинист 6 разряда-1
Землекоп 3 разряда-3
Монтажники432 разр-1бр Машинист крана 6 разряда-1
Землекоп 12 разряда-21 бр
Землекоп 3 разряда-4
Юдина А. Ф. Технологические процессы в строительстве: учебник для
студ. учреждений высш. проф. образования А. Ф. Юдина В. В. Верстов
Г. М. Бадьин. – М.: Издательский центр «Академия» 2013. – 304 с.
СП 45.13330.2012. Земляные сооружения основания и фундаменты.
Актуализированная редакция СНиП 3.02.01–87 Минрегион России. – М.:
СП 48.13330.2011. Организация строительного производства. Актуа-
лизированная редакция СНиП 12-04–2001 Минрегион России. – М.:
СП 86.13330.2012. Магистральные трубопроводы. Актуализирован-
СП 70.13330.2012. Несущие и ограждающие конструкции. Актуали-
СНиП 12-03–2001. Безопасность труда в строительстве. Ч. 1. Общие
требования Госстрой России – М. 2001. – 48 с.
СНиП 12 -04–2002. Безопасность труда в строительстве. Ч. 2. Строи-
тельное производство Госстрой России – М. 2003. – 35 с.
ГОСТ Р 21.1101–2009. Система проектной документации для строи-
тельства. Основные требования к проектной и рабочей документации Рос-
стандарт. – М.: Стандартинформ 2010. – 54 с.

земляные работы.dwg

на строительной площадке
на территории складирования грунта
Кафедра строительного производства
Технологическая карта на
производство земляных работ
Проектирование технологических
процессов производства
Количество машино-смен
Состав звена и кол-во
Марка используемой машины
Срезка растительного слоя
Разр. и перемещение растительного слоя бульдозером
Разработка грунта I гр. одноковшовым эксковатором с погрузкой в транспорт и навымет
Доработка дна котлована
Монтаж элементов фундамента (плит и стаканов)
Машинист 6 разр. -1 монтажники 2
Землекоп 3 разряда -4
Обратная засыпка грунтов котлованов
- место стоянки монтажного крана
Схема разработки грунта ЭО-4112 М 1:400
[Window Title] AutoCAD component [Main Instruction] Прекращена работа программы "AutoCAD component" [Content] Windows осуществляет поиск способа устранения этой ошибки [Отмена]
Схема срезки растительного слоя бульдозером М 1:1000
Масса бульдойзерного оборудования
Разрез установки крана для монтажа фундаментов М 1:200
План установки крана для монтажа
Продольный разрез забоя
Поперечный разрез забоя
экскаватора ЭО 4121Б М 1:200
Группа разрабатываемого грунта
Наибольший радиус копания Rк
Радиус задней части платформы rк
Высота оси пяты стрелы hш
Ходовое оборудование
Усилия на зубьях ковша So
Продолжительность рабочего цикла Тц
Расстояние от оси пяты до оси вращ. rш
Технические характеристики экскаватора
План забоя экскаватора М 1:200
Схема уплотнения грунта М 1:200
Календарный график выполнения работ
Схема движения экскаватора и
монтажного крана в забое М 1:500
Технические характеристики
Условные обозначения
Диаграмма грузоподъемности
автомобильного крана
Схема срезки растительного слоя бульдозером М1:800
Продольный разрез забоя экскаватора М1:200
План забоя экскаватора М1:200
Поперечный разрез забоя экскаватора М1:200
План установки крана для монтажа фундаментов М 1:200
Схема обратной засыпки грунта М1:200
Диаграмма грузоподъемности автомобильного крана КС-4562
- перваяпоследняя стоянка экскаватора на каждой оси по разработке
- направление движения кранаэкскаватора